MX2010010735A - Plantas que tienen rasgos mejorados relacionados con el rendimiento y un metodo para obtenerlas. - Google Patents
Plantas que tienen rasgos mejorados relacionados con el rendimiento y un metodo para obtenerlas.Info
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Abstract
La presente invención se refiere a un método para mejorar diversos rasgos relacionados con el rendimiento al modular la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido Ornitina Descarboxilasa (ODC). La invención también provee construcciones útiles en los métodos de la invención. En otra forma de realización, la presente invención se refiere a un método para incrementar la expresión en una planta de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido homeodominio inducido por benzotiadiazol 1 (BIHD1). Aún en otra forma de realización, la presente invención se refiere a un método para mejorar diversos rasgos relacionados con el rendimiento al modular la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un MYB3O. Aún en otra forma de realización, la presente invención se refiere a un método para mejorar diversas características del crecimiento de la planta al modular la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica una proteína THOM (homeobox del tomate). En una forma de realización adicional, la presente invención se refiere a un método para incrementar diversos rasgos relacionados con el rendimiento en las plantas, al incrementar la expresión en una planta de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido homeodominio inducido por benzotiadiazol 2 (BIHD2).
Description
PLANTAS QUE TIENEN RASGOS MEJORADOS RELACIONADOS CON EL RENDIMIENTO Y UN MÉTODO PARA OBTENERLAS
La presente invención se refiere en general al campo de la biología molecular y se refiere a un método para mejorar diversos rasgos relacionados con el rendimiento al modular la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido Ornitina Descarboxilasa (ODC). La presente invención también se refiere a plantas que tienen expresión modulada de un ácido nucleico que codifica un polipéptido ODC, donde dichas plantas tienen rasgos mejorados relacionados con el rendimiento con respecto a las correspondientes plantas de tipo silvestre u otras plantas de control. La invención también provee construcciones útiles en los métodos de la invención.
En otra forma de realización, la presente invención se refiere en general al campo de la biología molecular y se refiere a un método para incrementar diversos rasgos relacionados con el rendimiento en las plantas, al incrementar la expresión en una planta de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido homeodominio inducido por benzotiadiazol 1 (BIHD1 ). La presente invención también se refiere a plantas que tienen expresión incrementada de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD1 , donde dichas plantas tienen rasgos incrementados relacionados con el rendimiento con respecto a las plantas de control. La invención también provee construcciones útiles en los métodos de la invención.
Aún en otra forma de realización, la presente invención se refiere en general al campo de la biología molecular y se refiere a un método para mejorar diversos rasgos relacionados con el rendimiento al modular la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un MYB30. La presente invención también se refiere a plantas que tienen expresión modulada de un ácido nucleico que codifica un polipéptido MYB30, donde dichas plantas tienen rasgos mejorados relacionados con el rendimiento con respecto a las correspondientes plantas de tipo silvestre u otras plantas de control. La invención también provee construcciones útiles en los métodos de la invención.
Aún en otra forma de realización, la presente invención se refiere en general al campo de la biología molecular y se refiere a un método para mejorar diversas características del crecimiento de la planta al modular la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica una proteína THOM (homeobox o caja homeótica del tomate). La presente invención también se refiere a plantas que tienen expresión modulada de un
ácido nucleico que codifica un polipéptido THOM, donde dichas plantas tienen características mejoradas de crecimiento con respecto a las correspondientes plantas de tipo silvestre u otras plantas de control. La invención también provee construcciones útiles en los métodos de la invención.
En una forma de realización adicional, la presente invención se refiere en general al campo de la biología molecular y se refiere a un método para incrementar diversos rasgos relacionados con el rendimiento en las plantas, al incrementar la expresión en una planta de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido homeodominio inducido por benzotiadiazol 2 (BIHD2). La presente invención también se refiere a plantas que tienen expresión incrementada de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD2, donde dichas plantas tienen rasgos incrementados relacionados con el rendimiento con respecto a las plantas de control. La invención también provee construcciones útiles en los métodos de la invención.
El aumento creciente de la población mundial y la provisión cada vez menor de tierra arable disponible para la agricultura, incentivan a investigar la posibilidad de incrementar la eficiencia de la agricultura. Los medios convencionales para mejorar los cultivos y la horticultura emplean técnicas de reproducción selectivas para identificar las plantas que tienen características deseables. Sin embargo, tales técnicas de reproducción selectivas tienen diversos inconvenientes, a saber, que dichas técnicas típicamente son laboriosas y dan como resultado plantas que a menudo contienen componentes genéticos heterogéneos que no siempre resultarán en que un rasgo deseable sea heredado de las plantas progenitoras. Los avances en la biología molecular han permitido que el hombre modifique el germoplasma de animales y plantas. La ingeniería genética de plantas conlleva el aislamiento y la manipulación del material genético (típicamente en la forma de ADN o ARN) y la subsiguiente introducción de dicho material genético en una planta. Dicha tecnología tiene la capacidad de suministrar cosechas o plantas con diversos rasgos económicos, agronómicos o de horticultura mejorados.
Un rasgo de particular interés económico es un mayor rendimiento. El rendimiento se define normalmente como el producto mensurable 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, del número y tamaño de los órganos, de la arquitectura de las plantas (por ejemplo, el número de ramas), de la producción de semillas, de la senescencia de las hojas y otros. El desarrollo de las raíces, la captación
de nutrientes, la tolerancia al estrés y el vigor temprano también pueden ser factores importantes en la determinación del rendimiento. La optimización de los factores mencionados anteriormente puede entonces contribuir en un aumento del rendimiento de cultivo.
El rendimiento de semillas es un rasgo particularmente importante, dado que las semillas de muchas plantas son importantes para la nutrición humana y de animales. Los cultivos tales como de maíz, arroz, trigo, cañóla y soja representan más de la mitad de la ingesta calórica total de humanos, ya sea por consumo directo de las propias semillas o por consumo de productos de carne criados con semillas procesadas. También constituyen una fuente de azúcares, aceites y muchos tipos de los metabolitos usados en los procesos industriales. Las semillas contienen un embrión (fuente de nuevos brotes y raíces) y un endosperma (fuente de nutrientes para el crecimiento del embrión durante la germinación y durante el crecimiento temprano de plántulas). El desarrollo de una semilla comprende muchos genes y requiere de la transferencia de metabolitos desde las raíces, hojas y tallos hasta la semilla en crecimiento. El endosperma, en particular, asimila los precursores metabólicos de carbohidratos, aceites y proteínas y los sintetiza en macromoléculas de almacenamiento para rellenar el grano.
La biomasa vegetal es el rendimiento para cultivos forrajeros tales como alfalfa, maíz de ensilaje y heno. Se han usado muchos ejemplos para el rendimiento en los cultivos de granos. Entre estas estimaciones sobresalen las referidas al tamaño de las plantas. El tamaño de las plantas se puede medir de muchas maneras dependiendo de la especie y la etapa del desarrollo, pero incluyen el peso seco total de las plantas, el peso seco de las partes aéreas, el peso fresco de las partes aéreas, el área foliar, el volumen de tallos, la altura de las plantas, el diámetro de rosetas, la longitud de la hojas, longitud de las raíces, masa radicular, número de renuevos y número de hojas. Muchas especies mantienen una relación conservadora entre el tamaño de las diferentes partes de la planta en una etapa del desarrollo dada. Estas relacionas alométricas se usan para extrapolar una de estas mediciones de tamaño a otra (por ejemplo Tittonell et al 2005 Agrie Ecosys & Environ 105: 213). El tamaño de la planta en una etapa temprana del desarrollo se correlacionará típicamente con el tamaño posterior en el desarrollo de la planta. Una planta más grande con un mayor área foliar típicamente puede absorber más luz y dióxido de carbono que una planta más pequeña y por ello probablemente aumentará más su peso durante el mismo período (Fasoula & Tollenaar 2005 Maydica 50:39). Esto se suma
a la continuación potencial de la ventaja microambiental o genética que la planta tenía inicialmente para lograr un mayor tamaño. Hay un fuerte componente genético en la relación de tamaño y crecimiento de las plantas (por ejemplo ter Steege et al 2005 Plant Physiology 139:1078), y entonces para un rango de diversos genotipos, es probable que el tamaño de las plantas bajo una condición ambiental se correlacione con el tamaño bajo otra (Hittalmani et al 2003 Theoretical Applied Genetics 107:679). De esta manera se usa el ambiente estándar como ejemplo para los ambientes diversos y dinámicos que se encuentran en diferentes ubicaciones y tiempos para los cultivos en el campo.
Otro rasgo importante para muchos cultivos es el vigor temprano. La mejora en el vigor temprano constituye un objetivo importante de los programas de reproducción del arroz modernos, en cultivares del arroz de climas tanto templados como tropicales. Las raíces largas son importantes para un anclaje apropiado en el suelo en el arroz sembrado en agua. Cuando el arroz se siembra directamente en campos inundados, y las plantas deben emerger rápidamente a través del agua, los brotes más largos se asocian con el vigor. Cuando se emplea siembra directa, los mesocotilos y coleoptilos más largos son importantes para una buena emergencia de plántulas. La capacidad para manipular mediante ingeniería genética un vigor temprano en las plantas sería de gran importancia en la agricultura. Por ejemplo, el escaso vigor temprano ha constituido una limitación para la introducción de híbridos de maíz (Zea mays L.) basados en el germoplasma del cinturón de maíz en la zona atlántica europea.
El índice de cosecha, la relación del rendimiento de semillas con el peso seco de partes aéreas, es relativamente estable bajo muchas condiciones ambientales y entonces a menudo se puede obtener una correlación robusta entre el tamaño de las plantas y el rendimiento de granos (por ejemplo Rebetzke et al 2002 Crop Science 42:739). Estos procesos están ligados intrínsecamente porque la mayor parte de la biomasa de los granos depende de la productividad de fotosíntesis actual o almacenada para las hojas y los tallos de las plantas (Gardener et al. 1985 Physiology of Crop Plañís. Prensa de la Universidad del Estado de lowa, pp. 68-73). Por ello se ha usado la selección del tamaño de planta, aún en etapas tempranas del desarrollo, como un indicador para un rendimiento potencial a futuro (por ejemplo, en Tittonell et al 2005 Agrie Ecosys & Environ 105: 213). Cuando se evalúa el impacto de diferencias genéticas sobre la tolerancia al estrés, la capacidad para normalizar las propiedades del suelo, temperatura, agua y disponibilidad de nutrientes, y la intensidad de la luz constituyen una ventaja intrínseca de
los ambientes de invernadero o de cámaras de crecimiento cuando se comparan con el campo. Sin embargo, las limitaciones artificiales sobre el rendimiento, debidas a una escasa polinización causada por la ausencia de viento o de insectos, o por un espacio insuficiente para el crecimiento de raíces maduras o dosel, pueden restringir el uso de estos ambientes controlados para evaluar las diferencias de rendimiento. Por ello, las mediciones del tamaño de las plantas en desarrollo temprano, bajo condiciones normalizadas en cámaras de crecimiento o invernadero, constituyen prácticas estándar para proveer indicaciones de las ventajas potenciales del rendimiento genético.
Otro rasgo importante es una tolerancia al estrés abiótico mejorado. El estrés abiótico es una causa primaria de pérdida de cultivo en todo el mundo, reduciendo los rendimientos promedio para la mayor parte de las plantas de cultivo en más de un 50% (Wang et al., Planta (2003) 218: 1 -14). Los distintos tipos de estrés abiótico pueden deberse a sequía, salinidad, temperaturas extremas, toxicidad química, exceso o deficiencia de nutrientes (macroelementos y/o microelementos), radiación y estrés oxidativo. La capacidad para incrementar y/o mejorar la tolerancia de las plantas al estrés abiótico sería una gran ventaja económica para los granjeros en todo el mundo y permitiría cultivar los cultivos durante condiciones adversas y en territorios donde de otra manera no sería posible cultivar dichos cultivos.
Por consiguiente, se puede aumentar el rendimiento de los cultivos mediante la optimización de uno de los factores mencionados anteriormente.
Dependiendo al uso final, se puede favorecer la modificación de determinados rasgos del rendimiento frente a otros. Por ejemplo, para aplicaciones tales como la producción de forraje o madera, o recursos de biocombustible, puede ser deseable un incremento de las partes vegetativas de una planta, y para aplicaciones tales como producción de harinas, almidón o aceites, puede ser particularmente deseable un incremento de los parámetros de las semillas. Aún entre los parámetros de las semillas, es posible favorecer a algunos ante otros, dependiendo de la aplicación. Hay distintos mecanismos que pueden contribuir en al aumento del rendimiento de semillas, ya sea en la forma de un mayor tamaño de las semillas o de un mayor número de semillas.
Un enfoque para incrementar los rasgos relacionados con el rendimiento y/o el rendimiento (rendimiento de semillas y/o biomasa) en las plantas puede ser a través de la modificación de los mecanismos de crecimiento inherentes de una planta, tal como el ciclo celular o las distintas vías de señalización relacionadas con el crecimiento de las plantas o
en los mecanismos de defensa.
Se ha encontrado en la actualidad que se pueden mejorar diversos rasgos relacionados con el rendimiento en las plantas al modular la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido Ornitina Descarboxilasa (ODC) en una planta.
En otra forma de realización, se ha encontrado en la actualidad que se pueden incrementar diversos rasgos relacionados con el rendimiento en las plantas con respecto a las plantas de control, al incrementar la expresión en una planta de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido homeodominio inducido por benzotiadiazol 1 (BIHD1 ). Los rasgos incrementados relacionados con el rendimiento comprenden uno o más de: mayor vigor temprano, mayor rendimiento total de semilla por planta, mayor cantidad de semillas llenas, mayor cantidad total de semillas, y mayor índice de cosecha.
Aún en otra forma de realización, se ha encontrado en la actualidad que se pueden aumentar diversos rasgos mejorados relacionados con el rendimiento en las plantas al modular la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un MYB30 en una planta.
Aún en otra forma de realización, se ha encontrado en la actualidad que se pueden mejorar diversas características del crecimiento en las plantas al modular la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica una proteína THOM (homeobox o caja homeótica del tomate) en una planta.
En una forma de realización adicional se ha encontrado en la actualidad que se pueden incrementar diversos rasgos relacionados con el rendimiento en las plantas con respecto a las plantas de control, al incrementar la expresión en una planta de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido homeodominio inducido por benzotiadiazol 2 (BIHD2). Los rasgos incrementados relacionados con el rendimiento comprenden uno o más de: mayor vigor temprano, mayor rendimiento total de semilla por planta, mayor cantidad de semillas llenas, mayor cantidad total de semillas, y mayor índice de cosecha.
Antecedentes
Ornitina Descarboxilasa (ODC)
Las poliaminas son compuestos de hidrocarburos alifáticos básicos con dos o más grupos amino. Las poliaminas son sustancias naturales ubicuas que ocurren en el
organismo con más de 20 tipos descriptos. Los ejemplos de poliaminas son espermina, espermidina y putrescina. Los roles biológicos atribuidos a las poliaminas en las plantas incluyen la protección celular durante el estrés abiótico y el fomento de la biosíntesis de proteínas o ácidos nucleicos. Las enzimas que catalizan etapas esenciales en la biosíntesis de poliaminas incluyen espermina sintasa, espermidina sintasa (SPDS) y diversas descarbixilasas de aminoácidos básicos del tipo plegamiento del barril beta/alfa tal como Ornitina Descarboxilasas (ODC), Arginina Descarboxilasa (ADC), S-adenosilmetionina Descarboxilasa (SAMDC), Diaminopimelato Descarboxilasa (DAPCD) y Carboxinorespermidina Descarboxilasa (CANSDC). Los genes que codifican dichas enzimas han sido aislados de organismos procarióticos y eucarióticos, incluso plantas. Las descarboxilasas del plegamiento del barril beta/alfa segregan con respecto a su filogénia en cuatro grupos distintos que contienen ADC, DAPDC, ODC, y CANSDC (Lee et al. 2007. The Journal of Biological Chemistry Vol. 282, 271 15-27125). Estas enzimas forman homodímeros. Se forman dos sitios activos idénticos en la interfaz del dímero entre el domino N-terminal de una subunidad y el dominio C-terminal del otro.
La Ornitina Descarboxilasa o la L-ornitina carboxi-liasa cataliza la descarboxilación de la L-ornitina para producir putrescina y C02. Los ODC se hallan en los organismos procarióticos y eucarióticos. La nomenclatura asignada a ODC por la Unión Internacional de Bioquímica y Biología Molecular es EC 4.1.1.17.
Se realizaron extensas investigaciones a fin de comprender la expresión de genes relacionados con el metabilismo de las poliaminas en las plantas en respuesta a los tipos de estrés, y al uso de dichos genes para alterar la concentración de poliaminas en una célula. Por ejemplo la expresión de un ODC de ratón en la zanahoria o de un ODC de humano en las plantas del arroz transgénicas alteró las agrupaciones de poliaminas en la planta transgénica (Bastóla and Minocha 1995. Plant Physiol. 1995. 109(1 ): 63-71 . Lepri et al; 2001 Mol Genet Genomics. 2001 Oct;266(2):303-12.). Según se informó, la inmunomodulación de ODC en las plantas de tabaco dio como resultado niveles alterados de poliaminas y anormalidades en el desarrollo y fenotipos de enanismo en las plantas transgénicas (Nolke et al; 2005. plant Biotechnology J. 3(2): 237-47). La expresión de un cADN que codifica un ODC de ratón en el tabaco aumentó los niveles de putrescina (Descenzo and Minocha 1993) Plant Mol Biol. 22, 113-127. En este estudio, la mayoría de las plantas transformadas tuvieron apariencia normal, aunque aquellas que acumularon altos niveles de putrescina mostraron crecimiento atrofiado, hojas arrugadas y flores con
estambre reducido.
De modo sorprendente, en la actualidad se ha encontrado que modular la expresión de un ácido nucleico que codifica un polipéptido Ornitina Descarboxilasa permite obtener plantas que tienen rasgos mejorados relacionados con el rendimiento con respecto a las plantas de control.
De acuerdo con una forma de realización, se provee un método para mejorar rasgos relacionados con el rendimiento de una planta con respecto a las plantas de control, que comprende modular la expresión de un ácido nucleico que codifica un polipéptido Ornitina Descarboxilasa en una planta. Los rasgos mejorados relacionados con el rendimiento comprenden mayor vigor temprano, mayor rendimiento de semilla y mayor biomasa.
Proteína homeodominio inducido por benzotiadiazol 1 (BIHD1 )
Las proteínas de unión a ADN son proteínas que comprenden cualquiera de varios dominios de unión a ADN y de ese modo presentan una afinidad específica o general al ADN. Las proteínas de unión a ADN incluyen, por ejemplo, factores de transcripción que modulan el proceso de transcripción, nucleosas que clivan moléculas de ADN, e histonas que participan en la envoltura de ADN en el núcleo celular.
Los factores de transcripción usualmente se definen como proteínas que muestran una afinidad de unión a ADN específica de la secuencia y que tienen la capacidad de activar y/o reprimir la transcripción. El genoma Arabidopsis thaliana codifica a al menos 1533 reguladores de la transcripción, lo que representa ~5.9% de la cantidad total de genes estimada (Riechmann et al. (2000) Science 290: 2105-2109). La base de datos de los factores de transcripción del arroz (DRTF) es una colección de factores de transcripción conocidos y previstos de Oryza sativa L ssp. indica y Oryza sativa L ssp. japónica, y actualmente contiene 2,025 modelos de genes de los factores de transcripción (TF) putativas en indica y 2,384 en japónica, distribuidas en 63 familias (Gao et al. (2006) Bioinformatics 2006, 22(10): 1286-7).
Una de estas familias es la superfamilia de factores de transcripción de homeodominio (HD) involucrados con varios aspectos de los procesos del desarrollo. Los factores de transcripción HD se caracterizan por la presencia de un homeodominio (HD), el cual es un dominio de unión (BD) a ADN de 60 aminoácidos. Arabidopsis thaliana y arroz contienen aproximadamente 100 factores de transcripción HD, que además se pueden clasificar en subfamilias sobre la base de la identidad de secuencia de los
aminoácidos (Richardt eí al. (2007) Plant Phys 143(4): 1452-1466). Algunas de estas subfamilias se caracterizan por la presencia de dominios conservados adicionales que facilitan las interacciones proteína-proteína y/o de unión a ADN.
Una de estas subfamilias es la subfamilia BEL1 (BELL-1 ) (Reiser et al. (1995), Cell 83: 735-742), denominada así mutante belH de Arabidopsis con formación del integumento defectivo. Los factores de trancripción BEL1 se caracterizan, además con el homeodominio, mediante un dominio conservado llamado dominio POX, hallado exclusivamente en las proteínas vegetales. Los dos motivos además caracterizan a polipéptidos BEL1 : la caja SKY, y la caja VSLTGL, denominados así a los residuos de los aminoácidos conservados que los comprenden.
Un gen que codifica un polipéptido homeodomino BEL1 se aisló de Or za sativa, y mostró su expresión para ser incrementada en el tratamiento con benzotiadiazol (BTH), una molécula capaz de inducir la resistencia a enfermedades, pero también en la inoculación con patógenos Magnaporthe grísea (Luo eí al. (2005) Plant Biol 7: 459-468). Se denominó homeodominio inducido por benzotiadiazol 1 de Oryza sativa (OsBIHDI ). Se sobreexpresó el gen en el tabaco mediante el uso del promotor CaMV 35S (Luo eí al. (2005) J Ex Bot 56(420): 2673-2682). Las plantas de tabaco transgénicas mostraron mayor tolerancia a enfermedades, y en algunos casos, los retoños apicales geminados, las raíces anormales, la fertilidad o infertilidad reducida.
De modo sorprendente, en la actualidad se ha encontrado que incrementar la expresión de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica una proteína homeodominio inducido por benzotiadiazol 1 (BIHD1 ) permite obtener plantas que tienen rasgos incrementados relacionados con el rendimiento con respecto a las plantas de control.
De acuerdo con una forma de realización, se provee un método para incrementar los rasgos relacionados con el rendimiento en las plantas con respecto a las plantas de control, que comprende incrementar la expresión de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD1 en una planta, tal como se definió en la presente. Los rasgos incrementados relacionados con el rendimiento comprenden uno o más de: mayor vigor temprano, mayor rendimiento total de semilla por planta, mayor cantidad de semillas llenas, mayor cantidad total de semillas, y mayor índice de cosecha.
Proteína MYB30
Las proteínas de dominio MYB son factores de transcripción con un dominio de
unión a ADN altamente conservado. El dominio YB fue originalmente descrito en el oncogen (v-myb) del virus de la mieloblastosis aviar (Klempnauer et al. (1982) Cell 33, 453-63). Muchos vertebrados contienen tres genes relacionados con v-Myb, c-Myb, A-Myb y B-Myb y se identificaron otros genes similares en insectos, plantas, hongos y mohos mucilaginosos. Las proteínas codificadas son cruciales para el control de proliferación y diferenciación en varios tipos de células. Las proteínas MYB contienen de una a cuatro repeticiones directas imperfectas de una secuencia conservada de 50-53 aminoácidos que codifica una estructura hélice-giro-hélice involucradas en la unión a ADN (Rosinski and Atchley (1998) J Mol Evol 46, 74-83). Tres residuos de triptófano regularmente espaciados, que forman una agrupación de triptófano en la estructura tridimensional hélice-giro-hélice, son característicos de una repetición MYB. Las tres repeticiones en c-Myb se denominan R1 , R2 y R3; y las repeticiones de otras proteínas MYB se clasifican de acuerdo con su similitud con R1 , R2 o R3. Se pueden clasificar las proteínas MYB en tres subfamilias que dependen de la cantidad de repeticiones adyacentes en el dominio MYB (uno "MYB1 R", dos "MYB tipo R2R3", tres "MYB3R"). Debido a que existe poca conservación de secuencia fuera del dominio MYB, las proteínas MYB se agruparon en subgrupos sobre la base de motivos conservados identificados fuera de la región de codificación MYB (Stracke et al. 2001. Curr Opin Plant Biol. Oct;4(5):447-56; Jiang et al. (2004) Genome Biology 5, R46). Al contrario de lo que sucede en los animáis, las plantas contienen una subfamilia de la proteína MYB que se caracteriza por el dominio MYB de tipo R2R3.
Se han sugerido que los genes Myb de las plantas tienen un rol importante en la regulación del metabolismo secundario, morfogénesis celular, resistencia a patógenos, y respuesta a los reguladores del crecimiento y estrés. Adicionalmente el documento WO 2007099096 describe una proteína MYB4 del arroz útil para incrementar el rendimiento de semilla en las plantas.
La clase MYB30 de factores de transcripción constituye un subgrupo de proteínas Myb que comparten un origen de evolución común y corresponden al grupo G09 informado por Jiang et al. 2004. Los genes que codifican algunos miembros de la clase MYB30 de proteínas están involucrados en las respuestas fisiológicas de las células guardianas y la activación de la respuesta de células hipersensibles a la muerte en Arabidopsis thaliana (Cominelli et al. Curr Biol. 2005 15(13): 1 196-200; Rivas and Roby FEBS Lett. 2006. 580(14):3498-504). La acumulación de metabolitos derivados de VLCFA
(ácidos grasos de cadena muy larga) extracelular (componentes de la cera en la epidermis de la hoja) se vió afectada en los mutantes knockout MYB30 y que sobreexpresan líneas en Arabidopsis thaliana (Vailleau et al. 2008. Plant Cell. Mar 7 [Epub ahead of print].).
De modo sorprendente, en la actualidad se ha encontrado que modular la expresión de un ácido nucleico que codifica un polipéptido MYB30 permite obtener plantas que tienen rasgos mejorados relacionados con el rendimiento, en particular mayor biomasa vegetativa y mayor vigor de emergencia con respecto a las plantas de control.
De acuerdo con una forma de realización, se provee un método para mejorar los rasgos relacionados con el rendimiento de una planta con respecto a las plantas de control, que comprende modular la expresión de un ácido nucleico que codifica un polipéptido MYB30 en una planta. Los rasgos mejorados relacionados con el rendimiento comprenden mayor biomasa y mayor vigor de emergencia.
Homeodominio del tomate (THOM)
Las proteínas de cierre de leucina de homeodominio (HDZip) constituyen una familia de factores de transcripción caracterizadas por la presencia de un dominio de unión (HD) a ADN y un motivo de cierre de leucina (Zip) adyacente. El homeodominio usualmente consiste de 60 residuos de los aminoácidos conservados que forma una hélicel -bucle-hélice2-giro-hélice3 que se une a ADN. Este sitio de unión a ADN usualmente es pseudopalindrómico. El cierre de leucina, adyacente al extremo C-terminal del homeodominio, consiste en diversas repeticiones de hepta (heptad) (al menos cuatro) en que usualmente una leucina (ocasionalmente una valina o una isoleucina) aparece cada séptimo aminoácido. El cierre de leucina es importante para la dimerización de las proteínas. Esta dimerisación es un prerequisito para la unión a ADN (Sessa et al. (1993) EMBO J 12(9): 3507-3517), y se puede proceder entre dos proteínas de HDZip idénticas (homodímero) o entre dos proteínas de HDZip diferentes (heterodímero).
Los genes de homeodominio están presentes en todas las eucariotas, y constituyen una familia génica de al menos 89 miembros de Arabidopsis thaliana. El cierre de leucina también se encuentra por si mismo en eucariotas aparte de en plantas. Sin embargo, la presencia tanto de un homeodominio como de un cierre de leucina es específico de la planta (hallado en al menos 47 resultados de las 89 proteínas de Arabidopsis), y se han encontrado en musgos además de en plantas vasculares (Sakakibara et al. (2001 ) Mol
Biol Evol 18(4): 491-502, que está incorporada por referencia en la presente). El cierre de leucina luego se ubica en el extremo C-terminal del homeodominio, estas dos características se sobreponen por tres aminoácidos.
Los genes de HDZip de Arabidopsis se han clasificado en cuatro clases diferentes, HDZip I a IV, sobre la base del criterio de similitud de secuencia (Sessa et al. In: Plant Molecular Biology (NATO ASI Series, vol H81), pp 412-426, 1994). Los genes de HD-Zip I y II probablemente están involucrados en la redes de transducción de señales de luz, ABA inducida por deshidratación, o auxina. Estas redes de transducción de señales se relacionan con la regulación del crecimiento general de las plantas. La sobreexpresión de mARN de HD-Zip I o II sentido o antisentido altera usualmente la tasa del crecimiento y desarrollo. Varios miembros de la subfamilia de HD-Zip III tienen un rol en la diferenciación celular en el conducto interno central de las plantas (stele). Los genes de HD-Zip IV se relacionan con la diferenciación de la capa celular más alejada (Sakakibara et al., 2001 ).
Diversos miembros de las familias de HD-Zip I y II estrechamente relacionadas han sido asociados con la señalización y el transporte de auxina. Los genes de HDZip I y II también han sido implicados en las respuestas de señalización a la luz, incluso evasión de la sombra, desetiolización de plántulas marrón oscuro y señalización con luz azul. Además, hay bastante evidencia de que varios genes de HD-Zip I y II están relacionados con la regulación de la adaptación del desarrollo a las condiciones de estrés ambiental tales como sequía, para una reseña, véase Agalou et al., Plant Molecular Biology 66, 87-103, 2008. Al unir al azar la selección de sitios in vitro se demostró que el sitio de reconocimiento favorito para la proteína Athb-1 de la familia de HD-Zip I de Arabidopsis estaba compuesta por dos sitios medios de 5-bp que se superponen en una posición central, CAAT(A/T)ATTG (Sessa et al. EMBO J. 12, 3507-3517, 1993). La proteína Athb-2 de HD-Zip II interactúa con una secuencia de 9-bp similar pero muestra preferencia por un par de base G/C en la posición central. Se demostró que esta preferencia estaba determinada mediante la presencia de residuos Glu y Thr en las posiciones 46 y 56 del homeodominio de 60 aminoácidos, donde las proteínas de HD-Zip I contienen en forma característica, respectivamente, un residuo Ala y un residuo Trp (Sessa et al. J. Mol. Biol. 274, 303-309, 1997). THOM1 del tomate (Meisner and Theres, Planta 195, 541-547, 1995) se expresó en gran medida en el meristema apical del brote vegetativo, el meristema floral y meristema axiliar. Los derivados jóvenes de estos meristemas muestran
niveles similares de transcripciones de THOM1 que disminuyen a medida que aumenta la edad del tejido respectivo. Se demostró que HB-4, un miembro de las proteínas de HD-Zip de clase II y el homólogo de THOM, es inducido en Arabidopsis mediante el tratamiento con la luz rica en rojo lejano, mientras que en el girasol, HB-4 es regulado por la disponibilidad de agua y ácido abscísico. Se considera que el HB-4 del girasol participa en el aumento de la tolerancia a la deshidratación (Manavella et al., Plant J. 48, 125-137, 2006).
De modo sorprendente, en la actualidad se ha encontrado que modular la expresión de un ácido nucleico que codifica un polipéptido THOM permite obtener plantas que tienen rasgos mejorados relacionados con el rendimiento, en particular mayor rendimiento de semilla con respecto a las plantas de control.
De acuerdo con una forma de realización, se provee un método para mejorar los rasgos relacionados con el rendimiento de una planta con respecto a las plantas de control, que comprende modular la expresión de a ácido nucleico que codifica un polipéptido THOM en una planta.
Proteína homeodominio inducida por benzotiadiazol 2 (BIHD2)
Las proteínas de unión a ADN son proteínas que comprenden cualquiera de varios dominios de unión a ADN y de ese modo tienen una afinidad específica o general al ADN. Las proteínas de unión a ADN incluyen, por ejemplo, factores de transcripción que modulan el proceso de transcripción, nucleasas que clivan moléculas de ADN, e histonas que participan en la envoltura de ADN en el núcleo celular.
Los factores de transcripción usualmente se definen como proteínas que muestran afinidad de unión a ADN específica de la secuencia y que son capaces de activar y/o reprimir la transcripción. El genoma de Arabidopsis thaliana codifica a al menos 1533 reguladores de transcripción, lo que representa ~5.9% de la cantidad total de genes estimados (Riechmann et al. (2000) Science 290: 2105-2109). La base de datos de los factores de transcripción del arroz (DRTF) es una colección de factores de transcripción conocidos y previstos de Oryza sativa L. ssp. indica y Oryza sativa L. ssp. japónica, y contiene actualmente 2,025 modelos de genes de factores de transcripción (TF) putativas en indica y 2,384 en japónica, distribuidos en 63 familias (Gao et al. (2006) Bioinformatics
2006, 22(10): 1286-7).
Una de estas familias es la superfamilia de los factores de transcripción de
homeodominio (HD) se involucran con varios aspectos de procesos del desarrollo. Los factores de transcripción HD se caracterizan por la presencia de un homeodominio (HD), el cual es un dominio de unión (BD) a ADN de 60 aminoácidos. Arabidopsis thaliana y arroz contienen aproximadamente 100 factores de transcripción HD, que además se pueden clasificar en subfamilias sobre la base de la identidad de secuencia de los aminoácidos (Richardt et al. (2007) Plant Phys 143(4): 1452-1466). Algunas de estas subfamilias se caracterizan por la presencia de dominios conservados adicionales que facilitan las interacciones proteína-proteína y/o de unión a ADN.
Una de estas subfamilias es la subfamilia BEL1 (BELL-1 ) (Reiser et al. (1995), Cell 83: 735-742), denominada así mutante belM de Arabidopsis con formación del integumento defectivo. Los factores de trancripción BEL1 se caracterizan, además con el homeodominio, mediante un dominio conservado llamado dominio POX, hallado exclusivamente en las proteínas vegetales. Los dos motivos además caracterizan a polipéptidos BEL1 : la caja SKY, y la caja VSLTGL, denominados así a los residuos de aminoácidos conservados que los comprenden.
Un gen que codifica un polipéptido homeodomino BEL1 se aisló de Oryza sativa, y mostró su expresión para ser incrementada en el tratamiento con benzotíadiazol (BTH), una molécula capaz de inducir la resistencia a enfermedades, pero también en la inoculación con patógenos Magnaporthe grísea (Luo et al. (2005) Plant Biol 7: 459-468). Se denominó homeodominio inducido por benzotíadiazol 1 de Oryza sativa (OsBIHDI ). Se sobreexpresó el gen en el tabaco mediante el uso del promotor CaMV 35S (Luo er al. (2005) J Ex Bot 56(420): 2673-2682). Las plantas de tabaco transgénicas mostraron mayor tolerancia a enfermedades, y en algunos casos, los retoños apicales geminados, las raíces anormales, la fertilidad o infertilidad reducida.
De modo sorprendente, en la actualidad se ha encontrado que incrementar la expresión de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica una proteína homeodominio inducida por benzotíadiazol 2 (BIHD2) permite obtener plantas que tienen rasgos incrementados relacionados con el rendimiento con respecto a las plantas de control.
De acuerdo con una forma de realización, se provee un método para incrementar rasgos relacionados con el rendimiento en las plantas con respecto a las plantas de control, que comprende incrementar la expresión de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD2 en una planta, como se definió en la presente. Los rasgos incrementados relacionados con el rendimiento comprenden uno o más de: mayor
vigor temprano, mayor rendimiento total de semilla por planta, mayor cantidad de semillas llenas, mayor cantidad total de semillas, y mayor índice de cosecha.
Definiciones
Polipéptido(s)/Proteína(s)
Los términos "polipéptido" y "proteína" se usan en forma indistinta en la presente y se refieren a los aminoácidos en una forma polimérica de cualquier longitud, ligados por enlaces peptídicos.
Polinucleótido(s)/ácidos nucleico(s)/secuencia(s) de ácidos nucleicos/secuencia(s) de nucleótidos
Los términos "polinucleótido(s)", "secuencia(s) de ácidos nucleicos", "secuencia(s) de nucleótidos", "ácido(s) nucleico(s)", "molécula de ácido nucleico" se usan en forma indistinta en la presente y se refieren a los nucleótidos, sean ribonucleótidos o desoxirribonucleótidos o una combinación de ambos, en forma polimérica no ramificada de cualquier longitud.
Planta(s) de control
La elección de plantas de control adecuadas es una parte rutinaria de un montaje experimental y puede incluir a las correspondientes plantas de tipo silvestre o las correspondientes plantas sin el gen de interés. La planta de control es típicamente de la misma especie de planta o incluso la misma variedad que la planta evaluada. La planta de control también puede ser una nulicigota de la planta evaluada. Las nulicigotas son individuos a los que les falta el transgen por segregación. Una "planta de control" como se usa en la presente se refiere no solo a las plantas completas, sino también a las partes de plantas, que incluye a las semillas y partes de semillas.
Homólogo(s)
Los "homólogos" de una proteína comprenden a los péptidos, oligopéptidos, polipéptidos, proteínas y enzimas que tienen sustituciones, supresiones y/o inserciones de aminoácidos con respecto a la proteína en cuestión no modificada y que tienen actividad biológica y funcional similar a la proteína no modificada de la cual estos derivan.
Una supresión se refiere a eliminación de uno o más aminoácidos de una proteína.
Una inserción se refiere a que se introducen uno o más residuos de aminoácidos
en un sitio predeterminado de una proteína. Las inserciones pueden comprender fusiones N-terminal y/o C-terminal además de inserciones intrasecuencia de aminoácidos únicos o múltiples. Generalmente, las inserciones dentro de la secuencia de aminoácidos serán más pequeños que las fusiones N- o C-terminales, del orden de aproximadamente de 1 a 10 residuos. Los ejemplos de proteínas de fusión N- o C-terminales o péptidos incluyen el dominio de unión o dominio de activación de un activador de la transcripción como se usa en el sistema de dos híbridos de levadura, proteínas de envoltura de fagos, (histidina)— 6— tag, glutatión S-transferasa-tag, proteína A, proteína de unión a maltosa, dihidrofolato reductasa, epitopo Tag*100, epitopo c-myc, epitopo FLAG® , lacZ, CMP (péptido de unión a calmodulina), epitopo HA, epitopo de proteína C y epitopo VSV.
Una sustitución se refiere al reemplazo de los aminoácidos de la proteína con otros aminoácidos que tienen propiedades similares (tales como hidrofobicidad, hidrofilicidad, antigenicidad, propensión similar a formar o romper estructuras de a-hélice o estructuras de hoja ß). Las sustituciones de aminoácidos son típicamente de residuos únicos, pero muchos se agrupan de acuerdo con las restricciones funcionales ubicadas en el polipéptído; las inserciones usualmente serán del orden de aproximadamente 1 a 10 residuos de aminoácidos. Las sustituciones de aminoácidos son con preferencia sustituciones de aminoácidos conservadoras. Las tablas de sustituciones conservadoras son bien conocidas en el arte (ver por ejemplo Creighton (1984) Proteins. W.H. Freeman and Company (Eds) y la siguiente Tabla 1 ).
Tabla 1 : Ejemplos de sustituciones conservadoras de aminoácidos
Las sustituciones, supresiones y/o inserciones de aminoácidos se pueden hacer fácilmente mediante las técnicas sintéticas de péptidos bien conocidas en el arte, tales
como síntesis de péptidos en fase sólida y similares, o por manipulación del ADN recombinante. Los métodos para la manipulación de las secuencias de ADN para producir la substitución, inserción o supresión de las variantes de una proteína son bien conocidos en el arte. Por ejemplo, las técnicas para realizar mutaciones por sustitución en sitios predeterminados del ADN son bien conocidas por los expertos en el arte e incluyen a la mutagénesis M13, mutagénesis de T7-Gen in vitro (USB, Cleveland, OH), mutagénesis dirigida al sitio QuickChange (Stratagene, San Diego, CA), mutagénesis dirigida al sitio mediada por PCR u otros protocolos de mutagénesis dirigida al sitio.
Derivados
Los "derivados" que incluyen a los péptidos, oligopéptidos, polipéptidos que se pueden comparar con la secuencia de aminoácidos de la forma natural de la proteína, tales como la proteína de interés, comprenden las sustituciones de aminoácidos con residuos de aminoácidos no naturales o adiciones de residuos de aminoácidos no naturales. Los "derivados" de una proteina también abarcan a los péptidos, oligopéptidos, polipéptidos que comprenden residuos de aminoácidos alterados naturales (glucosilados, adiados, prenilados, fosforilados, miristoilados, sulfatados, etc.) o residuos de aminoácidos alterados no naturales en comparación con la secuencia de aminoácidos de una forma natural del polipéptido. Un derivado también puede comprender uno o más sustituyentes no aminoácidos o adiciones en comparación con la secuencia de aminoácidos de la cual deriva, por ejemplo una molécula indicadora u otro ligando, unido en forma covalente o no covalente a la secuencia de aminoácidos, tales como molécula indicadora que se une para facilitar su detección, y residuos de aminoácidos no naturales con respecto a la secuencia de aminoácidos de una proteína natural. Además, los "derivados" también incluyen a las fusiones de la forma natural de la proteína con péptidos de marcación tales como FLAG, HIS6 o tiorredoxina (para una revisión de los péptidos de marcación, ver Terpe, Appl. Microbiol. Biotechnol. 60, 523-533, 2003).
Ortólogo(s)/Paraloqo(s)
Los ortólogos y paralogos abarcan a los conceptos de la evolución usados para describir las relaciones ancestrales de los genes. Los paralogos son genes de la misma especie que se han originado mediante la duplicación de un gen ancestral; los ortólogos son genes de organismos diferentes que se han originado mediante la especiación y
también derivan de un gen ancestral común.
Dominio
El término "dominio" se refiere a un conjunto de aminoácidos conservados en posiciones específicas a largo de un alineamiento de secuencias de proteínas relacionadas en la evolución. Si bien los aminoácidos de otras posiciones pueden variar entre los homólogos, los aminoácidos que están altamente conservados en posiciones específicas indican aminoácidos que probablemente son esenciales para la estructura, estabilidad o función de una proteína. Los dominios identificados por su alto grado de conservación en secuencias alineadas de una familia de homólogos de proteínas, se pueden usar como identificadores para determinar si algún polipéptido en cuestión pertenece a una familia de polipéptidos previamente identificada.
Motivo/secuencia de consenso/distintivo
El término "motivo" o "secuencia de consenso" o "distintivo" se refiere a una región corta conservada de la secuencia de proteínas relacionadas con la evolución. Los motivos con frecuencia son partes altamente conservadas de los dominios, pero también pueden incluir solo una parte del dominio o localizarse fuera del dominio conservado (si todos los aminoácidos del motivo caen fuera de un dominio definido).
Hibridación
El término "hibridación" como se define en la presente es un proceso en donde las secuencias de nucleótidos complementarias sustancialmente homologas se aparean entre sí. El proceso de hibridación se puede producir por completo en solución, es decir, ambos ácidos nucleicos complementarios están en solución. El proceso de hibridación también se puede producir con uno de los ácidos nucleicos complementarios inmovilizados en una matriz tales como microesferas magnéticas, microesferas de sefarosa o cualquier otra resina. El proceso de hibridación se puede producir además con uno de los ácidos nucleicos complementarios inmovilizados en un soporte sólido tal como una membrana de nitrocelulosa o nylon o inmovilizado, por ejemplo, por fotolitografía a, por ejemplo, un soporte de vidrio de silicio (este último conocido como matrices de ácido nucleico o micromatrices o como chips de ácido nucleico). Con el fin de permitir que se produzca la hibridación, las moléculas de ácidos nucleicos generalmente se desnaturalizan en forma térmica o química para fusionar una doble cadena en dos cadenas simples y/o eliminar
las horquillas u otras estructuras secundarias de los ácidos nucleicos de cadena simple.
El término "rigurosidad" se refiere a las condiciones en las cuales tiene lugar la hibridación. La rigurosidad de hibridación está influenciada por condiciones tales como temperatura, concentración de sal, fuerza iónica y composición del buffer de hibridación. Generalmente, las condiciones de rigurosidad baja se seleccionan para ser aproximadamente 30 °C más baja que el punto de fusión térmico (Tm) para la secuencia específica a una fuerza iónica y pH definidos. Las condiciones de rigurosidad media son aquellas en que la temperatura está 20 °C por debajo del Tm, y las condiciones de rigurosidad alta son cuando la temperatura está 10 °C por debajo del Tm. Las condiciones de rigurosidad alta se usan típicamente para aislar secuencias hibridantes que tienen alta semejanza de secuencia con la secuencia de ácidos nucleicos blanco. Sin embargo, los ácidos nucleicos se pueden desviar de la secuencia y aun codificar un polipéptido sustancialmente idéntico, debido a la degeneración del código genético. En consecuencia, las condiciones de hibridación de rigurosidad media algunas veces se pueden necesitar para identificar tales moléculas de ácido nucleico.
La Tm es la temperatura a una fuerza iónica y pH definido, a la cual el 50% de la secuencia blanco híbrida a una sonda perfectamente apareada. La Tm es dependiente de las condiciones de la solución y la composición base y la longitud de la sonda. Por ejemplo, las secuencias más largas hibrídan específicamente a temperaturas mayores. La tasa máxima de hibridación se obtiene de aproximadamente 16 °C hasta 32 °C por debajo del Tm. La presencia de cationes monovalentes en la solución de hibridación reduce la repulsión electrostática entre las dos cadenas de ácido nucleico de este modo se promueve la formación del híbrido; este efecto es visible para las concentraciones de sodio hasta 0,4 M (para concentraciones superiores, este efecto se puede ignorar). La formamida reduce la temperatura de fusión de los dúplex de ADN-ADN y ADN-ARN con 0,6 a 0,7°C para cada porcentaje de formamida y la adición de 50% de formamida permite que la hibridación se realice de 30 a 45 °C, si bien se reducirá la tasa de hibridación. Los errores de apareamiento de bases reducen la tasa de hibridación y la estabilidad térmica de los dúplex. En promedio y para sondas grandes, la Tm disminuye aproximadamente 1 °C por % de errores de apareamiento de bases. La Tm se puede calcular mediante las siguientes ecuaciones que dependen de los tipos de híbridos:
1) Híbridos de ADN-ADN (Meinkoth and Wahl, Anal. Biochem., 138: 267-284, 1984):
Tm= 81 ,5°C+16,6xlog10[Na+]a+0,41x%[G/Cb]-500x[L 1-0,61x% de formamida
2) Híbridos de ADN-ARN o ARN -ARN:
Tm= 79,8+18,5(log10[Na+]a)+0,58(%G/C )+ 1 1 ,8(%G/Cb)2-820/Lc
3) Híbridos de oligo-ADN u oligo-ARNd:
Para <20 nucleótidos: Tm= 2 (ln)
Para 20-35 nucleótidos: Tm= 22 + 1 ,46 (ln)
a o para otro catión monovalente pero solo exacto para el rango 0,01-0,4 M.
b solo exacto para el % de GC en el rango de 30% a 75%
c L = longitud del dúplex en pares de bases.
d oligo, oligonucleótidos; ln, = longitud efectiva del cebador = 2*(no. de G/C)+(no. de A/T).
La unión no específica se puede controlar mediante cualquiera de las numerosas técnicas conocida tales como, por ejemplo, bloqueo de la membrana con soluciones que contienen proteínas, adiciones de ARN, ADN y SDS heterólogas al buffer de hibridación y tratamiento con ARNasa. En las sondas no homologas, se puede realizar una serie de hibridaciones por la variación de una de (i) reducir progresivamente la temperatura de apareamiento (por ejemplo de 68°C a 42°C) o (ii) reducir progresivamente la concentración de formamida (por ejemplo de 50% a 0%). El experto en la materia conoce diversos parámetros que se pueden alterar durante la hibridación y que mantendrán o cambiarán las condiciones de rigurosidad.
Además de las condiciones de hibridación, la especificidad de hibridación generalmente también depende de la función de los lavados pos-hibridación. Para eliminar el fondo que resulta de la hibridación no específica, las muestras se lavan con soluciones salinas diluidas. Los factores críticos de dichos lavados incluyen la fuerza iónica y la temperatura de la solución de lavado final: a menor concentración salina y mayor temperatura de lavado, mayor rigurosidad del lavado. Las condiciones de lavado se realizan típicamente con o inferior rigurosidad de hibridación. Una hibridación positiva suministra una señal que es por lo menos el doble de la del fondo. Generalmente, las condiciones de rigurosidad adecuadas para los ensayos de hibridación de ácido nucleico o procedimientos de detección de amplificación génica son como se expusieron anteriormente. También se pueden seleccionar condiciones más o menos rigurosas. El experto en la materia conoce diversos parámetros que se pueden alterar durante el lavado y que mantendrán o cambiarán las condiciones de rigurosidad.
Por ejemplo, las condiciones de hibridación de alta rigurosidad típicas para los
híbridos de ADN mayores de 50 nucleótidos comprenden una hibridación a 65 °C en 1 x SSC o a 42 °C en 1 x SSC y 50% de formamida, seguida por lavados a 65 °C en 0,3x SSC. Los ejemplos de condiciones de hibridación de rigurosidad media para híbridos de ADN mayores de 50 nucleótidos comprenden una hibridación a 50 °C en 4x SSC o a 40 °C en 6x SSC y 50% de formamida, seguida por lavados a 50 °C en 2x SSC. La longitud del híbrido es la longitud prevista para el ácido nucleico hibridante. Cuando los ácidos nucleicos de secuencia conocida se hibridan, se puede determinar la longitud del híbrido por el alineamiento de las secuencias y la identificación de las regiones conservadas descriptas en la presente. 1 SSC es NaCI 0, 15 y citrato de sodio 15 mM; la solución de hibridación y las soluciones de lavado pueden incluir adicionalmente reactivo de Denhardt 5x, 0,5-1 ,0% de SDS, 100 g/ml de ADN de esperma de salmón fragmentado, desnaturalizado, 0,5% de pirofosfato de sodio.
Para los fines de definir el nivel de rigurosidad, se puede hacer referencia al Sambrook et al. (2001 ) Molecular Cloning: a laboratory manual, 3rd Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, CSH, New York o a Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, N.Y. (1989 y actualizaciones anuales).
Variante de empalme
El término "variante de empalme" como se usa en la presente abarca a las variantes de una secuencia de ácidos nucleicos en la cual se han escindido, reemplazado, desplazado o agregado los intrones y/o exones seleccionados o en la que los intrones han sido acortados o alargados. Dichas variantes serán aquellas en las que la actividad biológica de la proteína está sustancialmente retenida; esto se puede obtener por la retención selectiva de los segmentos funcionales de la proteína. Dichas variantes de empalme se pueden hallar en la naturaleza o pueden ser fabricadas por el hombre. Los métodos para predecir y aislar dichas variantes de empalme son bien conocidos en el arte (ver por ejemplo Foissac and Schiex (2005) BMC Bioinformatics 6: 25).
Variante alélica
Los alelos o variantes alélicas son formas alternativas de un gen dado, localizado en la misma posición del cromosoma. Las variantes alélicas abarcan los polimorfismos de nucleótido único (SNP), además de polimorfismos de supresión/inserción pequeñas (INDEL). El tamaño de los INDEL es usualmente menor de 100 pb. Los SNP e INDEL
forman el mayor conjunto de variantes de secuencia en las cepas de polimórficas naturales de la mayoría de los organismos.
Transposición qénica/Evolución dirigida
La transposición génica o evolución dirigida consiste en las iteraciones de la transposición de ADN seguida por la identificación y/o selección apropiada para generar variantes de ácidos nucleicos o porciones de ellos que codifican proteínas que tienen una actividad biológica modificada (Castle et al., (2004) Science 304(5674): 1 151—4; patentes estadounidenses 5.81 1.238 y 6.395.547).
Elemento regulador/Secuencia de control/Promotor
Los términos "elemento regulador", "secuencia de control" y "promotor" se usan en forma indistinta en la presente y se toman en un contexto amplio para referirse a la secuencias de ácidos nucleicos reguladoras capaces de efectuar la expresión de las secuencias a las cuales están ligadas. El término "promotor" típicamente se refiere a una secuencia de control de ácidos nucleicos ubicada corriente arriba del comienzo de la transcripción de un gen y que participa en el reconocimiento y unión de la ARN polimerasa y otras proteínas, de este modo dirige la transcripción de un ácido nucleico ligado operativamente. Los términos antes mencionados abarcan a las secuencias reguladoras transcripcionales derivadas de un gen genómico eucariota clásico (que incluye la caja TATA que se requiere para la iniciación de transcripción exacta con o sin una secuencia de la caja CCAAT) y elementos reguladores adicionales (es decir, secuencias de activación corriente arriba, aumentadores y silenciadores) que alteran la expresión génica en respuesta a los estímulos del desarrollo y/o externos, o en forma específica de tejido. También se incluyen en el término una secuencia reguladora transcripcional de un gen procariota clásico, en cuyo caso puede incluir una secuencia de la caja -35 y/o secuencias reguladoras transcripcionales de la caja -10. El término "elemento regulador" también abarca una molécula de fusión sintética o derivado que confiere, activa o aumenta la expresión de una molécula de ácido nucleico en una célula, tejido u órgano.
Un "promotor de planta" comprende elementos reguladores que median la expresión de un segmento de una secuencia de codificación en las células de la planta. Por consiguiente un promotor de planta no necesita ser de origen vegetal, pero puede
originarse de virus o microorganismos, por ejemplo de virus que atacan las células vegetales. El "promotor de planta" también se origina de una célula de planta, por ejemplo, de la planta que se transforma con la secuencia de ácido nucleico expresada en el proceso de la invención y se describe en la presente. Esto también se aplica a otras señales reguladoras de "planta", tales como los terminadores de "planta". Los promotores corriente arriba de las secuencias de nucleótidos útiles en los métodos en la presente invención se pueden modificar por una o más sustitución(es), insercion(es) y/o supresion(es) de nucleótidos sin interferir con la actividad o funcionalidad de cualquiera de los promotores, el marco abierto de lectura (ORF) o la región reguladora 3' tal como los terminadores u otras regiones reguladoras 3' que se localizan fuera de la ORF. Además, es posible que la actividad de los promotores aumente por la modificación de su secuencia o que estos sean reemplazados por completo por más promotores activos, incluso los promotores de los organismos heterólogos. Para la expresión en las plantas, la molécula de ácido nucleico, como se describió anteriormente debe estar ligada operativamente o comprender un promotor adecuado que exprese el gen en el punto correcto a tiempo y con el patrón de expresión espacial requerido.
Para la identificación de los promotores funcionalmente equivalentes, la potencia del promotor y/o el patrón de expresión de un promotor candidato se pueden analizar por ejemplo por la unión operativa del promotor a un gen indicador y la evaluación del nivel de expresión y el patrón del gen indicador en diversos tejidos de la planta. Los genes indicadores bien conocidos adecuados incluyen por ejemplo a beta-glucuronidasa o beta-galactosidasa. La actividad del promotor se determina por la medición de la actividad enzimática de la beta-glucuronidasa o beta-galactosidasa. La potencia del promotor y/o el patrón de expresión luego se pueden comparar con un promotor de referencia (tal como el que se usa en los métodos en la presente invención). De modo alternativo, la potencia del promotor se puede evaluar por la cuantificación de los niveles de ARNm o por comparación de los niveles de ARNm del ácido nucleico usado en los métodos en la presente invención, con los niveles de ARNm de los genes de mantenimiento tales como ARNr 18S, mediante los métodos conocidos en el arte, tales como transferencia Northern con análisis densitométrico de autorradiogramas, PCR cuantitativa de tiempo real o RT-PCR (Heid et al., 1996 Genome Métodos 6: 986-994). Generalmente por "promotor débil" se considera a un promotor que dirige la expresión de una secuencia de codificación a un nivel bajo. Por "nivel bajo" se considera a los niveles de aproximadamente 1/10.000
transcriptos a aproximadamente 1/100.000 transcriptos, a aproximadamente 1/500.0000 transcriptos por célula. A la inversa, un "promotor fuerte" dirige la expresión de una secuencia de codificación a un nivel alto o a aproximadamente 1/10 transcriptos a aproximadamente 1/100 transcriptos a aproximadamente 1/1000 transcriptos por célula. En general, por "promotor de fuerza mediana" se entiende un promotor que dirige la expresión de una secuencia de codificación en un nivel inferior que un promotor fuerte, en particular en un nivel que en todas las instancias es inferior al obtenido bajo el control de un promotor de 35S CaMV.
Ligado operativamente
El término "ligado operativamente" como se usa en la presente se refiere a la unión funcional entre la secuencia del promotor y el gen de interés, de modo tal que la secuencia del promotor puede iniciar la transcripción del gen de interés
Promotor constitutivo
Un "promotor constitutivo" se refiere a un promotor que es activo en la transcripción durante la mayoría pero no necesariamente en todas, las fases de crecimiento y desarrollo y en la mayoría de las condiciones ambientales, en por lo menos una célula, tejido u órgano. La siguiente Tabla 2a da ejemplos de los promotores constitutivos.
Tabla 2a: Ejemplos de promotores constitutivos
Fuente génica Referencia
Actina McEIroy et al, Plant Cell, 2: 163-171 , 1990
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Ciclofilina del arroz Buchholz et al, Plant Mol Biol. 25(5): 837-43, 1994
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Subunidad pequeña de US 4,962,028
Rubisco
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SAD2 Jain et al., Crop Science, 39 (6), 1999: 1696
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Fuente génica Referencia
V-ATPasa WO 01/14572
Super Promotor WO 95/1 098
Proteínas de la caja G WO 94/12015
Promotor ubicuo
Un promotor ubicuo es activo en sustancialmente todos los tejidos o células de un organismo.
Promotor regulado por el desarrollo
Un promotor regulado por el desarrollo es activo durante ciertas etapas del desarrollo o en partes de la planta que experimentan cambios del desarrollo.
Promotor inducible
Un promotor inducible ha inducido o aumentado la iniciación de la transcripción en respuesta a una sustancia química (para una revisión ver Gatz 1997, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. , 48:89-108), estímulo ambiental o físico o puede ser "inducible por estrés", es decir, activado cuando una planta se expone a varias condiciones de estrés, o un "inducible por patógeno" es decir, activado cuando una planta se expone a diversos patógenos.
Promotor específico de órgano/específico de tejido
Un promotor específico de órgano o específico de tejido es uno capaz de iniciar preferencialmente la transcripción en ciertos órganos o tejidos, tales como las hojas, raíces, tejido de semilla, etc. Por ejemplo, un "promotor específico de la raíz" es un promotor activo para la transcripción predominantemente en las raíces de la planta, excluyendo sustancialmente a cualquiera de las otras partes de una planta, mientras que aún permite alguna filtración de expresión en las otras partes de la planta. Los promotores capaces de iniciar la transcripción solo en ciertas células se denominan en la presente como "específicos de célula".
A continuación se enumeran ejemplos de promotores específicos de la raíz en la Tabla 2b:
Tabla 2b: Ejemplos de promotores específicos de la raíz
Fuente génica Referencia
RCc3 Plant Mol Biol. 1995 Jan;27(2):237-48
Un promotor específico de semilla es activo para la transcripción predominantemente en el tejido de la semilla, pero no necesariamente en forma exclusiva del tejido de semilla (en casos de filtración de expresión). El promotor específico de semilla puede ser activo durante el desarrollo de la semilla y/o durante la germinación. El promotor específico de la semilla puede ser un endosperma/aleurona/embrión específico. Los ejemplos de promotores específicos de semilla (endosperma/aleurona/embrión específico) se muestran en las siguientes Tabla 2c a Tabla 2f. Otros ejemplos de promotores específicos de semilla se indican en Qing Qu and Takaiwa (Plant Biotechnol. J. 2, 1 13-125, 2004), cuya revelación se incorpora a la presente por referencia como si se esTablaciera en su totalidad.
Tabla 2c: Ejemplos de promotores específicos de semilla
Fuente génica Referencia
Genes específicos de semilla Simón et al., Plant Mol. Biol. 5: 191 , 1985;
Scofield et al., J. Biol. Chem. 262: 12202, 1987.;
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Legumina Ellis et al., Plant Mol. Biol. 10: 203-214, 1988.
Glutelina (arroz) Takaiwa et al., Mol. Gen. Genet. 208: 15-22, 1986;
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Fuente génica Referencia
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Promotor sintético Vicente-Carbajosa et al., Plant J. 13: 629-640, 1998.
Prolamina NRP33 del arroz Wu et al, Plant Cell Physiology 39(8) 885-889, 1998 a-globulina Glb-1 del arroz Wu et al, Plant Cell Physiology 39(8) 885-889, 1998
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Familia del gen ESR de maíz Plant J 12:235-46, 1997
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Oleosina de girasol Cummins et al, Plant Mol. Biol. 19: 873-876, 1992
PRO0117, proteína ribosómica WO 2004/070039
putativa 40S del arroz
PRO0136, alanina aminotransferasa no publicado
del arroz
PRO0147, inhibidor ITR1 de tripsina no publicado
(cebada)
PRO0151 , WSI18 del arroz WO 2004/070039
PRO0175, RAB21 del arroz WO 2004/070039
PRO005 WO 2004/070039
PRO0095 WO 2004/070039
a-amilasa (Amy32b) Lanahan et al, Plant Cell 4:203-211 , 1992; Skriver et al,
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gen tipo catepsina ß Cejudo et al, Plant Mol Biol 20:849-856, 1992
Ltp2 de cebada Kalla et al, Plant J. 6:849-60, 1994
Ch¡26 Leah et al, Plant J. 4:579-89, 1994
Maíz B-Perú Selinger et al, Genetics 149; 1125-38,1998
Tabla 2d: Ejemplos de promotores específicos de endosperma
Fuente génica Referencia
Glutelina (arroz) Takaiwa et al. (1986) Mol Gen Genet 208:15-22;
Takaiwa et al. (1987) FEBS Letts. 221:43-47
Zeín Matzke et al, (1990) Plant Mol Biol 14(3): 323-32
Glutenina-1 LMW y HMW de Colot et al. (1989) Mol Gen Genet 216:81-90,
trigo Anderson et al. (1989) NAR 17:461-2
SPA de trigo Albani et al. (1997) Plant Cell 9: 171-184
Gliadinas de trigo Rafalski et al. (1984) EMBO 3:1409-15
Promotor Itr1 de cebada Diaz et al. (1995) Mol Gen Genet 248(5):592-8
Fuente génica Referencia
Hordeína, B1 , C, D de Cho et al. (1999) Theor Appl Genet 98: 1253-62;
cebada Muller et al. (1993) Plant J 4:343-55;
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blz2 Onate et al. (1999) J Biol Chem 274(14):9175-82
Promotor sintético Vicente-Carbajosa et al. (1998) Plant J 13:629-640
Prolamina NRP33 del arroz Wu et al, (1998) Plant Cell Physiol 39(8) 885-889
Globulina Glb-1 del arroz Wu et al. (1998) Plant Cell Physiol 39(8) 885-889
Globulina REB/OHP-1 del Nakase et al. (1997) Plant Molec Biol 33: 513-522
arroz
ADP-glucosa pirofosforilasa Russell et al. (1997) Trans Res 6: 157-68
del arroz
Familia del gen ESR de Opsahl-Ferstad et al. (1997) Plant J 12:235-46
maíz
Kafirina de sorgo DeRose et al. (1996) Plant Mol Biol 32: 1029-35
Tabla 2e: Ejemplos de promotores especíeos del embrión:
Tabla 2f: Ejemplos de promotores específicos de aleurona:
Un promotor específico del tejido verde como se define en la presente es un promotor activo para la transcripción predominantemente en el tejido verde, excluyendo sustancialmente a cualquier otra parte de una planta, mientras que aún permite alguna filtración de cualquier expresión en las otras partes de la planta.
En la siguiente Tabla 2g se muestran ejemplos de promotores específicos de tejido
verde que se pueden utilizar para llevar a cabo métodos de la invención.
Tabla 2g: Ejemplos de promotores específicos de tejido verde
Otro ejemplo de un promotor específico de tejido consiste en un promotor específico de meristema, que es activo para la transcripción predominantemente en tejido meristemático, excluyendo sustancialmente a cualquier otra parte de una planta mientras que aún permite alguna filtración de expresión en estas otras partes de la planta. En la siguiente Tabla 2h se muestran ejemplos de promotores específicos de meristema verde que se pueden utilizar para llevar a cabo los métodos de la invención.
Tabla 2h: Ejemplos de promotores específicos de meristema
Terminador
El término "terminador*' abarca una secuencia de control que es una secuencia del
ADN en el extremo de una unidad de transcripción que señala el procesamiento en 3' y la poliadenilación de un transcripto primario y la terminación de la transcripción. El terminador se puede derivar del gen natural, a partir de una variedad de otros genes de planta o de ADN-T. El terminador agregado puede derivar de, por ejemplo, los genes de la nopalina sintasa u octopina sintasa o alternativamente de otro gen de planta o con menos preferencia de cualquier otro gen eucariota.
Modulación
El término "modulación" significa en relación con la expresión o expresión génica, un proceso en el que el nivel de expresión es cambiado por dicha expresión génica en comparación con la planta de control, se puede aumentar o disminuir el nivel de expresión. La expresión no modulada original puede ser de cualquier clase de expresión de un ARN (ARNr, ARNt) o ARNm estructural con una traducción posterior. El término "modulación de la actividad" significará cualquier cambio de la expresión de las secuencias del ácidos nucleicos de la invención o proteínas codificadas, que producen mayor rendimiento y/o mayor crecimiento de las plantas.
Expresión
El término "expresión" o "expresión génica" significa la transcripción de un gen específico o genes específicos o una construcción genética específica. El término "expresión" o "expresión génica" en particular significa la transcripción de un gen o genes o construcción genética en ARN estructural (ARNr, ARNt) o ARNm con o sin traducción posterior de la última en una proteína. El proceso incluye la transcripción del ADN y el procesamiento del producto resultante del ARNm.
Expresión aumentada/sobreexpresión
El término "expresión aumentada" o "sobreexpresión" como se usa en la presente quiere decir cualquier forma de expresión adicional al nivel de expresión de tipo silvestre original.
Los métodos para incrementar la expresión de los genes o productos génicos están bien documentados en el arte e incluyen, por ejemplo, la sobreexpresión dirigida por promotores apropiados, el uso de potenciadores de la transcripción o potenciadores de la traducción. Los ácidos nucleicos aislados que actúan como elementos promotores o potenciadores se pueden introducir en una posición apropiada (típicamente corriente arriba) de una forma no heteróloga de un polinucleótido de modo de regular por aumento la expresión de un ácido nucleico que codifica el polipéptido de interés. Por ejemplo, los promotores endógenos se pueden alterar por la mutación, supresión y/o sustitución in vivo (ver, Kmiec, US 5.565.350; Zarling et al., W09322443), o se pueden introducir promotores aislados en una célula de planta en ia orientación apropiada y a la distancia de un gen en la presente invención de modo que controla la expresión del gen.
Si se desea la expresión de un polipéptido, generalmente se desea incluir una región de poliadenilación en el extremo 3' de una región de codificación del polinucleótido. La región de poliadenilación se puede derivar del gen natural, de una variedad de otros genes de planta, o de ADN-T. La secuencia del extremo 3' agregada puede derivar de por ejemplo, los genes de nopalina sintasa u octopina sintasa o alternativamente de otro gen de planta, o con menos preferencia de otro gen eucariótico.
Una secuencia de intrón también se puede agregar en la región no traducida 5' (UTR) o la secuencia de codificación de la secuencia parcial de codificación para aumentar la cantidad de mensaje maduro que se acumula en el citosol. Se ha demostrado que la inclusión de un intrón que se puede empalmar en la unidad de transcripción de las construcciones de expresión vegetales y animales aumenta la expresión génica tanto a nivel del ARNm como de las proteínas hasta 1000 veces (Buchman and Berg (1988) Mol. Cell biol. 8: 4395-4405; Callis et al. (1987) Genes Dev 1 :1183-1200). Tal potenciación de la expresión génica por el intrón es típicamente mayor cuando se coloca cerca del extremo 5' de la unidad de transcripción. El uso de los intrones del maíz intrón Adh1-S 1 , 2 y 6, el intrón Bronze-1 son conocidos en el arte. Para información general ver: The Maize Handbook, Chapter 1 16, Freeling and Walbot, Eds., Springer, N.Y. (1994).
Gen endógeno
La referencia en la presente a un gen "endógeno" no solo se refiere al gen en cuestión hallado en la planta en forma natural (es decir, sin que haya intervención humana), sino que también se refiere al mismo gen (o un gen/ácido nucleico sustancialmente homólogo) en una forma aislada posteriormente (re)introducida en una planta (un transgén). Por ejemplo, una planta transgénica que contiene tal transgén puede comprender una sustancial reducción de la expresión del transgén y/o sustancial reducción de la expresión del gen endógeno. El gen aislado se puede aislar de un organismo o puede ser preparado por el hombre por ejemplo por síntesis química.
Expresión disminuida
La referencia en la presente a "expresión disminuida" o "reducción o sustancial eliminación" de la expresión significa una disminución de la expresión del gen endógeno y/o de los niveles de polipéptidos y/o actividad de polipéptidos con respecto a las plantas de control. La reducción o sustancial eliminación es, en orden creciente de preferencia, al
menos 10%, 20%, 30%, 40% ó 50%, 60%, 70%, 80%, 85%, 90% ó 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o más reducida en comparación con la de las plantas de control. Los métodos para disminuir la expresión se conoce en el arte y el experto será capaz de adaptar los métodos conocidos para silenciar de modo de lograr la reducción de la expresión de un gen endógeno en una planta completa o en partes de esta, por ejemplo a través del uso de un promotor apropiado.
Para la reducción o sustancial eliminación de la expresión de un gen endógeno en una planta, es necesario que los nucleótidos sustancialmente contiguos de una secuencia de ácidos nucleicos tengan suficiente longitud. A fin de realizar el silenciamiento génico, ésta puede tener tan pocos como 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 1 1 , 10 o menos nucleótidos, alternativamente ésta puede ser igual al gen entero (incluso UTR 5' y/o 3', ya sea total o parcialmente). La porción de nucleótidos sustancialmente contiguos puede derivar de ácido nucleico que codifica la proteína de interés (gen blanco) o de cualquier ácido nucleico capaz de codificar un ortólogo, parálogo u homólogo de la proteína de interés. Preferentemente, la porción de nucleótidos sustancialmente contiguos es capaz de formar uniones de hidrógeno con el gen blanco (ya sea cadena sentido o antisentido), más preferentemente, la porción de nucleótidos sustancialmente contiguos tiene, en orden creciente de preferencia, 50%, 60%, 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 100% de identidad de secuencia con el gen blanco (ya sea cadena sentido o antisentido). Una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido (funcional) no es un requisito de los diversos métodos analizados en la presente para la reducción o sustancial eliminación de la expresión de un gen endógeno.
Los ejemplos de diversos métodos para la reducción o sustancial eliminación de la expresión en una planta de un gen endógeno, o para reducir los niveles y/o actividad de una proteína, son conocidos por los expertos en el arte. Un experto será capaz de adaptar fácilmente los métodos conocidos para silenciar, de modo de lograr la reducción de la expresión de un gen endógeno en una planta completa o en partes de esta, por ejemplo a través del uso de un promotor apropiado.
Esta reducción o sustancial eliminación de la expresión se puede realizar mediante herramientas y técnicas de rutina. Un método preferido para la reducción o sustancial eliminación de la expresión del gen endógeno es mediante la introducción y la expresión en una planta de una construcción genética en el cual el ácido nucleico (en este caso una porción de nucleótidos sustancialmente contiguo derivado del gen de interés, o de
cualquier ácido nucleico capaz de codificar un ortólogo, paralogo u homólogo de la proteína de interés) se clona como una repetición invertida (en parte o completamente), separada por un espaciador (ADN no codificador).
En dicho método preferido, la expresión del gen endógeno se reduce o se elimina sustancialmente mediante el siienciamiento mediado por ARN utilizando una repetición invertida de un ácido nucleico o una parte de éste (en este caso la porción de nucleótidos sustancialmente contiguos derivados del gen de interés o de cualquier ácido nucleico capaz de codificar un ortólogo, paralogo u homólogo de la proteína de interés), preferentemente capaz de formar una estructura de horquilla. La repetición invertida se clona en un vector de expresión que comprende secuencias de control. Una secuencia de ácido nucleico de ADN no codificador (un separador, por ejemplo un fragmento de la región de unión a la matriz (MAR), un intrón, un poliligador, etc.) se ubica entre los dos ácidos nucleicos invertidos que forman la repetición invertida. Luego de la transcripción de la repetición invertida, se forma un ARN quimérico con una estructura autocomplementaria (parcial o completa). Esta estructura de ARN de cadena doble se denomina ARN horquilla (hpARN). El hpARN es procesado por la planta en siARN que se incorpora en un complejo de siienciamiento inducido por ARN (RISC). El RISC además diva los transcriptos de ARNm, reduciendo sustancialmente de este modo la cantidad de transcriptos de ARNm a ser traducidos en polipéptidos. Para más detalles generales ver, por ejemplo, Grierson et al. (1998) WO 98/53083; Waterhouse et al. (1999) WO 99/53050).
La realización de los métodos de la invención no depende de la introducción y expresión en una planta de una construcción genética en la cual el ácido nucleico se clona como una repetición invertida, sino que se pueden utilizar uno o más de los diversos métodos de "siienciamiento génico" bien conocidos para lograr los mismos efectos.
Uno de dichos métodos para reducir la expresión del gen endógeno es el siienciamiento de la expresión génica mediado por ARN (regulación descendente). En este caso, el siienciamiento es activado en una planta por una secuencia de ARN de cadena doble (dsARN) que es sustancialmente similar al gen endógeno blanco. Este dsARN es procesado adicionalmente por la planta en alrededor de 20 a alrededor de 26 nucleótidos denominados ARN cortos de interferencia (siARN). Los siARN se incorporan en un complejo de siienciamiento inducido por ARN (RISC) que escinde el transcripto de ARNm del gen endógeno blanco, reduciendo sustancialmente de este modo la cantidad
de transcriptos de ARNm a ser traducidos en un polipéptido. Preferentemente, la secuencia de ARN de cadena doble corresponde a un gen blanco.
Otro ejemplo de un método de silenciamiento de ARN incluye introducir secuencias de ácidos nucleicos o sus partes (en este caso una porción de nucleótidos sustancialmente contiguos derivados del gen de interés o de cualquier ácido nucleico capaz de codificar un ortólogo, paralogo u homólogo de la proteína de interés) en una orientación sentido en una planta. "Orientación sentido" se refiere a una secuencia de ADN que es homologa a un transcripto de ARNm de ésta. Por lo tanto, se introducirá en una planta al menos una copia de la secuencia de ácidos nucleicos. La secuencia de ácidos nucleicos adicional reducirá la expresión del gen endógeno, generando un fenómeno conocido como cosupresión. La reducción de la expresión génica será más pronunciada si se introducen varias copias adicionales de una secuencia de ácidos nucleicos en la planta, ya que existe una correlación positiva entre los altos niveles de transcriptos y la activación de la cosupresión.
Otro ejemplo de un método de silenciamiento de ARN incluye el uso de secuencias de ácidos nucleicos antisentido. Una secuencia de ácidos nucleicos "antisentido" comprende una secuencia de nucleótidos que es complementaria de una secuencia de ácidos nucleicos "sentido" que codifica una proteína, es decir, complementaria de la cadena codificadora de una molécula de cADN de cadena doble o complementaria de una secuencia de transcriptos de ARNm. La secuencia de ácidos nucleicos antisentido es preferentemente complementaria del gen endógeno a ser silenciado. La complementariedad puede estar ubicada en la "región codificadora" y/o en la "región no codificadora" de un gen. El término "región codificadora" se refiere a una región de la secuencia de nucleótidos que comprende codones que se traducen en residuos de aminoácidos. El término "región no codificadora" se refiere a secuencias 5' y 3' que flanquean la región codificadora que se transcriben pero no se traducen en aminoácidos (también denominadas regiones 5' y 3' no traducidas).
Las secuencias de ácidos nucleicos antisentido se pueden diseñar de acuerdo con las reglas de formación de pares de bases de Watson y Crick. La secuencia de ácidos nucleicos antisentido puede ser complementaria de toda la secuencia de ácidos nucleicos (en este caso una porción de nucleótidos sustancialmente contiguos derivados del gen de interés o de cualquier ácido nucleico capaz de codificar un ortólogo, paralogo u homólogo de la proteína de interés), pero también puede ser un oligonucleotido que es antisentido
sólo con respecto a una parte de la secuencia de ácidos nucleicos (incluyendo UTR 5' y 3' de ARNm). Por ejemplo, la secuencia de oligonucleótidos antisentido puede ser complementaria de la región que rodea al sitio de inicio de la traducción de un transcripto de ARNm que codifica un polipéptido. La longitud de una secuencia de oligonucleótidos antisentido adecuada es conocida en el arte y puede comenzar desde alrededor de 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15 ó 10 nucleótidos de longitud o menos. Una secuencia de ácidos nucleicos antisentido de acuerdo con la invención se puede construir mediante síntesis química y reacciones de ligadura enzimáticas utilizando los métodos conocidos en el arte. Por ejemplo, una secuencia de ácidos nucleicos antisentido (por ejemplo, una secuencia de oligonucleótidos antisentido) se puede sintetizar químicamente utilizando nucleótidos naturales o nucleótidos modificados de distinta manera diseñados para aumentar la estabilidad biológica de las moléculas o para aumentar la estabilidad física del dúplex formado entre las secuencias de ácidos nucleicos sentido y antisentido, por ejemplo, se pueden utilizar derivados de fosforotioato y nucleótidos sustituidos por acridina. Los ejemplos de nucleótidos modificados que se pueden utilizar para generar las secuencias de ácidos nucleicos antisentido son bien conocidos en el arte. Las modificaciones de nucleótidos conocidas incluyen metilación, delación y "capuchón" {caps) y sustitución de uno o más de los nucleótidos naturales por un análogo tal como inosina. Otras modificaciones de nucleótidos son bien conocidas en el arte.
La secuencia de ácidos nucleicos antisentido se puede producir de forma biológica usando un vector de expresión en el cual una secuencia de ácidos nucleicos se ha subclonado en orientación antisentido (es decir, el ARN transcripto desde el ácido nucleico insertado tendrá orientación antisentido con respecto al ácido nucleico blanco de interés). Preferentemente, la producción de secuencias de ácidos nucleicos antisentido en las plantas ocurre por medio de una construcción de ácido nucleico integrada de forma esTabla que comprende un promotor, un oligonucleótido antisentido ligado operativamente y un terminador.
Las moléculas de ácido nucleico utilizadas para el silenciamiento en los métodos de la invención (ya sea introducidas en una planta o generadas in situ) se hibridan o se unen a transcriptos de mARN y/o ADN genómico que codifica un polipéptido para inhibir de este modo la expresión de la proteína, por ejemplo, mediante la inhibición de la transcripción y/o traducción. La hibridación puede ocurrir mediante complementariedad convencional de nucleótidos para formar un dúplex esTabla o, por ejemplo en el caso de
una secuencia de ácidos nucleicos antisentido que se une a dúplex de ADN, mediante interacciones específicas en la cavidad principal de la hélice doble. Las secuencias de ácidos nucleicos antisentido se pueden introducir en una planta mediante transformación o inyección directa en un sitio de tejido específico. Alternativamente, las secuencias de ácidos nucleicos antisentido se pueden modificar para que se dirijan a células seleccionadas y luego administrarlas de forma sistémica. Por ejemplo, para la administración sistémica, las secuencias de ácidos nucleicos antisentido se pueden modificar de manera tal que se unan específicamente a receptores o antígenos expresados en una superficie celular seleccionada, por ejemplo, mediante la unión de la secuencia de ácidos nucleicos antisentido a péptidos o anticuerpos que se unen a antígenos o receptores de la superficie celular. Las secuencias de ácidos nucleicos antisentido también se pueden dirigir a las células utilizando los vectores descritos en la presente.
De acuerdo con otro aspecto, la secuencia de ácidos nucleicos antisentido es una secuencia de ácidos nucleicos a-anomérica. Una secuencia de ácidos nucleicos a— anomérica forma híbridos de cadena doble específicos con ARN complementario en los cuales, a diferencia de las unidades b habituales, las cadenas corren de forma paralela entre sí (Gaultier et al. (1987) Nucí Ac Res 15: 6625-6641 ). La secuencia de ácidos nucleicos antisentido también puede comprender un 2'-o-metilrribonucleótido (Inoue et al. (1987) Nucí Ac Res 15, 6131-6148) o un análogo de ARN-ADN quimérico (Inoue et al. (1987) FEBS Lett. 215, 327-330).
La reducción o sustancial eliminación de la expresión del gen endógeno también se puede realizar utilizando ribozimas. Las ribozimas son moléculas de ARN catalíticas con actividad de ribonucleasa capaces de clivar una secuencia de ácidos nucleicos de cadena simple, tal como un ARNm, con la cual tienen una región complementaria. De este modo, las ribozimas (por ejemplo, ribozimas hammerhead (descritas en Haselhoff and Gerlach (1988) Nature 334, 585-591 ) se pueden utilizar para clivar de forma catalítica transcriptos de ARNm que codifican un polipéptido, reduciendo sustancialmente de este modo la cantidad de transcriptos de ARNm a ser traducidos en un polipéptido. Se puede diseñar una ribozima con especificidad para una secuencia de ácidos nucleico (ver, por ejemplo: Cech et al. Patente estadounidense No. 4.987.071 ; y Cech et al. Patente estadounidense No. 5. 16.742). Alternativamente, se pueden utilizar transcriptos de ARNm que corresponden a una secuencia de ácidos nucleicos para seleccionar un ARN
catalítico que tiene actividad de ribonucleasa específica de un conjunto de moléculas de ARN (Bartel and Szostak (1993) Science 261 , 141 1-1418). La utilización de ribozimas para el silenciamiento génico en las plantas es conocido en el arte (por ejemplo, Atkins et al. (1994) WO 94/00012; Lenne et al. (1995) WO 95/03404; Lutziger et al. (2000) WO 00/00619; Prinsen et al. (1997) WO 97/13865 y Scott et al. (1997) WO 97/381 16).
El silenciamiento génico también se puede lograr mediante mutagénesis de inserción (por ejemplo, inserción de T-ADN o inserción de transposón) o mediante estrategias como las que describen, entre otros, Angelí and Baulcombe ((1999) Plant J 20(3): 357-62), (Amplicon VIGS WO 98/36083) o Baulcombe (WO 99/15682).
El silenciamiento génico también puede ocurrir si hay una mutación en un gen endógeno y/o una mutación en un ácido nucleico/gen aislado que se introduce posteriormente en una planta. La reducción o sustancial eliminación puede ser causada por un polipéptido no funcional. Por ejemplo, el polipéptido puede unirse a varias proteínas interactuantes; por lo tanto, una o más mutaciones y/o truncamientos pueden generar un polipéptido que aún es capaz de unirse a proteínas interactuantes (tales como proteínas receptoras) pero que no puede exhibir su función normal (tal como un ligando de señalización).
Otro enfoque al silenciamiento génico consiste en hacer blanco en secuencias de ácidos nucleicos complementarias de la región reguladora del gen (por ejemplo, el promotor y/o mejoradores) para formar estructuras helicoidales triples que evitan la transcripción del gen en las células blanco. Ver Helene, C, Anticancer Drug Res. 6, 569-84, 1991 ; Helene et al., Ann. N.Y. Acad. Sci. 660, 27-36 1992; y Maher, L.J. Bioassays 14, 807-15, 1992.
Otros métodos, tales como el uso de anticuerpos dirigidos a un polipéptido endógeno para inhibir su función en la planta, o la interferencia en la vía de señalización en la cual participa un polipéptido, son bien conocidos para el experto en el arte. En particular, puede preverse que las moléculas obtenidas por el hombre pueden ser útiles para inhibir la función biológica de un polipéptido blanco o para interferir con la vía de señalización en la que participa el polipéptido blanco.
Alternativamente, se puede esTablacer un programa de control para identificar en la población de una planta las variantes naturales de un gen, cuyas variantes codifican polipéptidos con actividad reducida. Dichas variantes naturales también se pueden utilizar, por ejemplo, para realizar recombinación homologa.
Se pueden utilizar microARN (miARN) artificiales y/o naturales para realizar el knock out de la expresión génica y/o la traducción de ARNm. Los miARN endógenos son ARN pequeños de cadena simple que generalmente tienen 19-24 nucleótidos de longitud. Su función consiste principalmente en regular la expresión génica y/o la traducción de ARNm. La mayoría de los microARN (miARN) vegetales tienen una complementariedad perfecta o casi perfecta con sus secuencias blanco. Sin embargo, existen blancos naturales con hasta cinco faltas de coincidencias. Se procesan a partir de ARN no codificadores más largos con estructuras de replegamiento características mediante RNasas específicas de cadena doble de la familia Dicer. Luego del procesamiento, se incorporan en el complejo de silenciamiento inducido por ARN (RISC) mediante su unión a su componente principal, una proteína Argonauta. MiARN sirve como componente de especificidad de RISC, debido a que forma pares de bases con los ácidos nucleicos blanco, en su mayoría ARNm, en el citoplasma. Los posteriores eventos reguladores incluyen la escisión del ARNm blanco y la destrucción y/o inhibición de la traducción. De este modo, los efectos de la sobreexpresión de miARN a menudo se ven reflejados en niveles más bajos de ARNm de genes blanco.
Los microARN artificiales (amiARN), que típicamente tienen 21 nucleótidos de longitud, se pueden modificar mediante ingeniería genética específicamente para regular de forma negativa la expresión génica de un único o de múltiples genes de interés. Los determinantes de la selección del blanco de microARN vegetal son bien conocidos en el arte. . Los parámetros empíricos para el reconocimiento del blanco han sido definidos y pueden utilizarse para ayudar en el diseño de amiARN específico, (Schwab eí al., Dev Cell 8, 517-527, 2005). Las herramientas adecuadas para el diseño y la generación de amiARN y sus precursores también se encuentran disponibles al público (Schwab et al., Plant Cell 18, 1 121-1 133, 2006).
Para un rendimiento óptimo, las técnicas de silenciamiento génico utilizadas para reducir la expresión en una planta de un gen endógeno requiere el uso de secuencias de ácidos nucleicos provenientes de plantas monocotiledóneas para la transformación de plantas monocotiledóneas, y provenientes de plantas dicotiledóneas para la transformación de plantas dicotiledóneas. Preferentemente, una secuencia de ácidos nucleicos de cualquier especie vegetal determinada se introduce en esa misma especie. Por ejemplo, una secuencia de ácidos nucleicos del arroz se transforma en una planta del arroz. Sin embargo, no es un requisito indispensable que la secuencia de ácidos nucleicos
a ser introducida se origine a partir de la misma especie vegetal que la planta en la cual será introducida. Es suficiente que haya homología sustancial entre el gen endógeno blanco y el ácido nucleico a ser introducido.
Anteriormente se describieron ejemplos de diversos métodos para la reducción o sustancial eliminación de la expresión en una planta de un gen endógeno. Un experto en el arte podrá adaptar fácilmente los métodos de silenciamiento antes mencionados a fin de lograr la reducción de la expresión de un gen endógeno en una planta entera o en sus partes mediante el uso, por ejemplo, de un promotor adecuado.
(Gen) Marcador seleccionable /Gen indicador
El "marcador seleccionable", "gen del marcador seleccionable" o "gen indicador" incluyen a cualquier gen que confiere un fenotipo a una célula en el cual se expresa para facilitar la identificación y/o selección de las células que se transfectan o transforman con una construcción de ácido nucleico de la invención. Estos genes marcadores permiten la identificación de una transferencia exitosa de las moléculas de ácidos nucleicos por medio de una serie de principios diferentes. Los marcadores adecuados se pueden seleccionar entre los marcadores que confieren resistencia a antibióticos o herbicidas, que introducen un nuevo rasgo metabólico o que permiten la selección visual. Los ejemplos de genes de marcadores seleccionabas incluyen a los genes que confieren resistencia a antibióticos (tales como nptll que fosforila a la neomicina y canamicina, o hpt, que fosforila a la higromicina o genes que confieren resistencia a, por ejemplo, bleomicina, estreptomicina, tetraciclina, cloramfenicol, ampicilina, gentamicina, geneticina (G418), espectinomicina o blasticidina), a herbicidas (por ejemplo bar que proporciona resistencia a Basta®; aroA o gox que proporciona resistencia frente al glifosato o los genes que confieren resistencia a por ejemplo, imidazolinona, fosfinotricina o sulfonilurea), o genes que proporcionan un rasgo metabólico (tales como manA que permite a plantas usar mañosa como fuente de carbono sola o xilosa isomerasa para la utilización de xilosa o marcadores antinutritivos tales como la resistencia a 2-desoxiglucosa). La expresión de los genes marcadores visuales produce la formación de color (por ejemplo ß-glucuronidasa, GUS o ß-galactosidasa con sus sustratos coloreados, por ejemplo X-Gal), luminiscencia (tales como el sistema de luciferina/luciferasa) o fluorescencia (proteína fluorescente verde, GFP, y sus derivados). Esta lista representa sólo un pequeño número de marcadores posibles. El trabajador experto está familiarizado con tales marcadores. Los marcadores
diferentes son preferidos dependiendo del organismo y método de selección.
Se sabe que la integración esTabla o transitoria de los ácidos nucleicos en las células de plantas, solo una minoría de las células capta el ADN extraño y si se desea se integra en su genoma, lo cual depende del vector de expresión usado y la técnica de transfección usada. Para identificar y seleccionar estos integrantes, se introduce usualmente un gen codificador para un marcador seleccionable (tal como los genes descriptos con anterioridad) en las células huésped junto con el gen de interés. Esos marcadores por ejemplo se pueden usar en mutantes en las cuales estos genes no son funcionales, por ejemplo, por supresión por métodos convencionales. Además, las moléculas de ácidos nucleicos que codifican un marcador seleccionable se puede introducir en una célula huésped en el mismo vector que comprende la secuencia que codifica los polipéptidos de la invención o se usa en los métodos de la invención o también en un vector separado. Las células que se han transfectado en forma esTabla con el ácido nucleico introducido se pueden identificar por ejemplo por la selección (por ejemplo, células que han integrado el marcador seleccionable sobreviven mientras que las otras células mueren). Los genes marcadores se pueden remover o escindir una vez de la célula transgénica sin que ello sea necesario. Las técnicas para remover el gen marcador son conocidas en el arte, las técnicas útiles se describieron anteriormente en la sección de definiciones.
Debido a que los genes marcadores, en particular los genes para la resistencia a los antibióticos y herbicidas, no se requieren más o son no deseados en la célula huésped transgénica, una vez que los ácidos nucleicos han sido introducidos con éxito, el proceso de acuerdo con la invención para introducir los ácidos nucleicos emplea en forma ventajosa técnicas que permiten la eliminación o escisión de estos genes marcadores. Uno de dichos métodos es conocido como cotransformación. El método de cotransformación emplea dos vectores simultáneamente para la transformación, un vector que porta el ácido nucleico de acuerdo con la invención y un segundo que porta el/los gen(es) marcadores. Una gran proporción de transformantes recibe o, en el caso de las plantas, comprende (hasta 40% o más de los transformantes), a ambos vectores. En el caso de la transformación con Agrobacterias, los transformantes usualmente reciben solo una parte del vector, es decir, la secuencia flanqueada por el ADN-T, que usualmente representa el cásete de expresión. Los genes marcadores posteriormente se pueden eliminar de la planta transformada por la realización de cruzas. En otro método, los genes
marcadores integrados en un transposón se usan para la transformación junto con un ácido nucleico deseado (conocido como la tecnología Ac/Ds). Los transformantes se pueden cruzar con una fuente de transposasa o los transformantes se transforman con una construcción de ácido nucleico que confiere la expresión de una transposasa, en forma transitoria o esTabla. En algunos casos (aprox. 10%), el transposón sale del genoma de la célula huésped una vez que se ha producido la transformación con éxito y se pierde. En una cantidad adicional de casos, el transposón se va a una localización diferente. En estos casos el gen marcador se debe eliminar por la realización de las cruzas. En microbiología, se desarrollaron técnicas que hacen posible o facilitan, la detección de dichos eventos. Un método ventajoso adicional reside en lo que se conoce como sistemas de recombinación, cuya ventaja es que se puede prescindir de la eliminación por la cruza. El sistema mejor conocido de este tipo es el denominado sistema Cre/lox. La Creí es una recombinasa que elimina las secuencias localizadas entre las secuencias loxP. Si el gen marcador se integra entre las secuencias de loxP, se elimina una vez que se ha producido con éxito la transformación por medio de la expresión de la recombinasa. Otros sistemas de recombinación son los sistemas HIN/HIX, FLP/FRT y REP/STB (Tribble et al., J. Biol. Chem., 275, 2000: 22255-22267; Velmurugan et al., J. Cell Biol., 149, 2000: 553-566). Una integración específica de sitio en el genoma de la planta de las secuencias de ácidos nucleicos de acuerdo con la invención es posible. Naturalmente, estos métodos también se pueden aplicar en microorganismos tales como levaduras, hongos o bacterias.
Transqénico/Transgén /Recombinante
Para los propósitos de la invención, "transgénico", "transgén" o "recombinante" significa con respecto a, por ejemplo, una secuencia de ácidos nucleicos, un cásete de expresión, una construcción génica o un vector que comprende la secuencia de ácidos nucleicos o un organismo transformado con las secuencias de ácidos nucleicos, casetes de expresión o vectores de acuerdo con la invención, todas estas construcciones son producidas por métodos recombinantes en los cuales o bien
(a) las secuencias de ácidos nucleicos que codifican proteínas útiles para los métodos de la invención, o
(b) secuencia(s) de control genético que está ligada operativamente con la secuencia de ácidos nucleicos de acuerdo con la invención, por ejemplo un promotor, o
(c) a) y b)
no están ubicadas en su ambiente genético natural o han sido modificadas por los métodos recombinantes, es posible que la modificación adopte la forma de, por ejemplo, una sustitución, adición, supresión, inversión o inserción de uno o más residuos de nucleótidos. El ambiente genético natural se considera que significa el locus genómico o cromosómico natural de la planta original o la presencia en una genoteca genómica. En el caso de una genoteca genómica, el ambiente genético natural de la secuencia de ácidos nucleicos con preferencia se retiene, por lo menos en parte. El ambiente flanquea la secuencia de ácidos nucleicos por lo menos en un lado y tiene una longitud de secuencia de por lo menos 50 pb, con preferencia por lo menos 500 pb, especialmente con preferencia por lo menos 1000 pb, con máxima preferencia por lo menos 5000 pb. Un cásete de expresión natural - por ejemplo la combinación natural del promotor natural de las secuencias de ácidos nucleicos con la correspondiente secuencia de ácidos nucleicos que codifica a un polipéptido útil en los métodos en la presente invención, como se definió anteriormente -se convierte en un cásete de expresión transgénico cuando este cásete de expresión se modifica por métodos de síntesis no naturales ("artificial") tales como, por ejemplo, tratamiento mutagénico. Los métodos adecuados se describen, por ejemplo, en los documentos US 5.565.350 o WO 00/15815.
Una planta transgénica para los propósitos de la invención se considera que significa, como se indicó anteriormente, que los ácidos nucleicos usados en el método de la invención no están en su locus natural en el genoma de dicha planta, lo cual permite que los ácidos nucleicos se expresen en forma homologa o heteróloga. Sin embargo, como se mencionó, transgénico también significa, que mientras los ácidos nucleicos de acuerdo con la invención o usados en el método de invención están en una posición natural en el genoma de una planta, la secuencia ha sido modificada con respecto a la secuencia natural y/o que las secuencias reguladoras de las secuencias naturales han sido modificadas. Con preferencia se considera que transgénico significa la expresión de los ácidos nucleicos de acuerdo con la invención en un locus no natural del genoma, es decir, se produce la expresión de los ácidos nucleicos homólogos o con preferencia, heterólogos. Las plantas transgénicas preferidas se mencionan en la presente.
Transformación
El término "introducción" o "transformación" como se menciona en la presente
abarca la transferencia de un polinucleótido exógeno en una célula huésped, independientemente del método usado para la transferencia. El tejido de planta capaz de la propagación clónica posterior, sea por organogénesis o por embriogénesis se puede transformar con una construcción genética en la presente invención y una planta completa se regenera a partir de ella. El tejido particular elegido variará de acuerdo con los sistemas de propagación clónica disponibles, y más adecuados para la especie particular que se va a transformar. Los ejemplos de tejidos específicos incluyen a discos de hoja, polen, embriones, cotiledones, hipocotilos, megagametofitos, tejido de callo, tejido meristemático existente (por ejemplo, meristema apical, yemas axilares y meristemas de raíz), y tejido del meristema inducido (por ejemplo, meristema de cotiledón y meristema de hipocotilo). El polinucleótido se puede introducir en forma transitoria o esTabla en una célula huésped y se puede mantener no integrado, por ejemplo, como un plásmido. Alternativamente se puede integrar en el genoma del huésped. La célula de planta transformada resultante luego se puede usar para regenerar una planta transformada en una forma conocida para los expertos en el arte.
La transferencia de genes extraños al genoma de una planta se llama transformación. La transformación de las especies de planta es en la actualidad una técnica de rutina. En forma ventajosa, se puede usar cualquiera de los diversos métodos de transformación para introducir el gen de interés en una célula ancestral adecuada. Los métodos descriptos para la transformación y regeneración de las plantas a partir de los tejidos de planta o células de planta se pueden utilizar para la transformación transitoria o esTabla. Los métodos de transformación incluyen el uso de liposomas, electroporación, sustancias químicas que aumentan la captación de ADN libre, inyección del ADN directamente en la planta, bombardeo con proyectiles de partículas, transformación mediante virus o polen y microproyección. Los métodos se pueden seleccionar del método de calcio/polietilenglicol para protoplastos (Krens, F.A. et al., (1982) Nature 296, 72-74; Negrutiu I et al. (1987) Plant Mol Biol 8: 363-373); electroporación de protoplastos (Shillito R.D. et al. (1985) Bio/Technol 3, 1099-1 102); microinyección en material de planta (Crossway A et al., (1986) Mol. Gen Genet 202: 179-185); bombardeo con partículas recubiertas de ADN o ARN (Klein TM et al., (1987) Nature 327: 70) infección con virus (no integrativa) o similares. Las plantas transgénicas, que incluyen a las plantas de cultivo transgénicas, con preferencia se producen por medido de la transformación mediada por Agrobacterium. Un método de transformación ventajoso es la transformación
in planta. Con este fin, es posible, por ejemplo, permitir que las agrobacterias actúen en las semillas de la planta o inocular el meristema de la planta con las agrobacterias. Se ha demostrado que es particularmente oportuno de acuerdo con la invención permitir que una suspensión de agrobacterias transformadas para actuar en la planta intacta o por lo menos en los primordios de la flor. La planta se cultiva posteriormente hasta que se obtienen las semillas de la planta tratada (Clough and Bent, Plant J. (1998) 16, 735-743). Los métodos para transformación mediada por Agrobacterium del arroz incluye métodos bien conocidos para la transformación del arroz, tales como los descritos en alguna de las siguientes: solicitud de patente europea EP 1198985 A1 , Aldemita and Hodges (Planta 199: 612-617, 1996); Chan et al. (Plant Mol Biol 22 (3): 491-506, 1993), Hiei et al. (Plant J 6 (2): 271-282, 1994), cuyas descripciones están incorporadas como referencia en la presente, expuestas en su totalidad. En el caso de la transformación del maíz, el método preferido se describe tanto en Ishida et al. (Nat. Biotechnol 14(6): 745-50, 1996) como en Frame et al. (Plant Physiol 129(1 ): 13-22, 2002), cuyas descripciones están incorporadas como referencia en la presente expuestas en su totalidad. Dichos métodos se describen también a modo de ejemplo en B. Jenes et al., Techniques for Gene Transfer, en: Plantas transgénicas, Vol. 1 , Engineering and Utilization, eds. S.D. Kung and R. Wu, Academic Press (1993) 128-143 y en Potrykus Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Molec. Biol. 42 (1991 ) 205-225). Los ácidos nucleicos o la construcción que va a expresar con preferencia se clona en un vector, que es adecuado para transformar Agrobacterium tumefaciens, por ejemplo pBin19 (Bevan et al., Nucí. Acids Res. 12 (1984) 8711). Las agrobacterias transformadas por tal vector se pueden usar de una manera conocida para la transformación de plantas, tales como las plantas usadas como modelo, como Arabidopsis (Arabidopsis thaliana está dentro del alcance en la presente invención no considerada como planta de cultivo), o plantas de cultivo tales como, a modo de ejemplo, las plantas de tabaco, por ejemplo por la inmersión de las hojas estropeadas u hojas cortadas en una solución de agrobacterias y luego se las cultiva en un medio adecuado. La transformación de plantas por medio de Agrobacterium tumefaciens se describe por ejemplo, en Hófgen and Willmitzer in Nucí. Acid Res. (1988) 16, 9877 o se conoce entre otros por F.F. White, Vectors for Gene Transfer in Higher Plants; en Transgenic plañís, Vol. 1 , Engineering and Utilization, ed. S.D. Kung y R. Wu, Academic Press, 1993, pp. 15-38.
Además de la transformación de las células somáticas, que luego se han de
regenerar en las plantas intactas, también es posible transformar las células de los meristemas de las plantas y en particular las células que se desarrollan en gametos. En este caso, los gametos transformados siguen el desarrollo natural de la planta, dando origen a las plantas transgénicas. De este modo, por ejemplo, las semillas de Arabidopsis se tratan con agrobacterias y las semillas se obtienen a partir del desarrollo de las plantas de las cuales se transforma una cierta proporción y de este modo es transgénica [Feldman, KA and Marks MD (1987). Mol Gen Genet 208:274-289; Feldmann K (1992). En: C Koncz, N-H Chua y J Shell, eds, Métodos in Arabidopsis Research. Word Scientific, Singapore, pp. 274-289]. Los métodos alternativos se basan en la eliminación repetida de las inflorescencias y la incubación del sitio de escisión del centro de la roseta con las agrobacterias transformadas, por la cual las semillas transformadas se pueden obtener del mismo modo en un punto posterior en el tiempo (Chang (1994). Plant J. 5: 551-558; Katavic (1994). Mol Gen Genet, 245: 363-370). Sin embargo, un método especialmente efectivo es el método de infiltración al vacío con sus modificaciones tales como el método "inmersión floral". En el caso de la infiltración al vacío de Arabidopsis, las plantas intactas a presión reducida se tratan con una suspensión de agrobacterias [Bechthold, N (1993). C R Acad Sci París Life Sci, 316: 1 194-1 199], mientras que en el caso del método de "inmersión floral" el tejido floral en desarrollo se incuba poco tiempo con una suspensión de agrobacterias tratada con tensioactivos [Clough, SJ and Bent AF (1998) The Plant J. 16, 735-743]. Una cierta proporción de semillas transgénicas se recolecta en ambos casos y estas semillas se pueden distinguir de las semillas no transgénicas por el cultivo en condiciones selectivas descriptas anteriormente. Además la transformación esTabla de plástidos es ventajosa porque los plástidos se heredan por vía materna en la mayoría de los cultivos, lo cual reduce o elimina el riesgo del flujo del transgén mediante el polen. La transformación del genoma de los cloroplastos se obtiene generalmente por un proceso que ha sido presentado en forma esquemática en Klaus et al., 2004 [Nature Biotechnology 22 (2), 225-229]. En pocas palabras las secuencias que se van a transformar se clonan junto con un gen del marcador seleccionable entre las secuencias flanqueantes homologas al genoma del cloroplasto. Estas secuencias flanqueantes homologas dirigen la integración específica de sitio en el plastoma. La transformación de plásticos ha sido descripta para diferentes especies de plantas y se suministra un panorama en Bock (2001 ) Transgenic plastids in basic research and plant biotechnology. J Mol Biol. 2001 Sep 21 ; 312 (3):425-38 o Maliga, P (2003) Progress towards commercialization of plastid
transformation technology. Trends Biotechnol. 21 , 20-28. Otro avance biotecnológico se ha informado recientemente en forma de transformantes de plásticos libre de marcador, que se pueden producir por el gen del marcador cointegrado transitorio (Klaus et al., 2004, Nature Biotechnology 22(2), 225-229).
Marcación de la activación del ADN-T
La marcación de la activación del ADN-T (Hayashi et al. Science (1992) 1350- 1353), incluye la inserción del ADN-T, que usualmente contiene un promotor (también puede ser un potenciador de traducción o un intrón), en la región genómica del gen de interés o 10 kb corriente arriba o abajo de la región codificadora de un gen en una configuración tal que el promotor dirige la expresión del gen específico. En general la regulación de la expresión del gen identificado por su promotor natural se altera y el gen cae bajo el control del promotor recientemente introducido. El promotor está típicamente incluido en un ADN-T. Este ADN-T se inserta en forma aleatoria en el genoma de la planta, por ejemplo, mediante una infección con Agrobacterium y lleva a la expresión modificada de los genes cercanos al ADN-T insertado. Las plantas transgénicas muestran fenotipos dominantes debido a la expresión modificada de los genes próximos al promotor introducido.
TILLING
El término "TILLING" es una abreviatura de la versión inglesa de la frase "Lesiones locales dirigidas inducidas en genomas" y se refiere a una tecnología de mutagénesis útil para generar y/o identificar ácidos nucleicos que codifican proteínas con expresión y/o actividad modificada. El TILLING también permite la selección de las plantas que portan tales variantes mutantes. Estas variantes mutantes pueden exhibir la expresión modificada tanto en la potencia o en la localización o en la duración (por ejemplo si las mutaciones afectan el promotor). Estas variantes mutantes pueden exhibir mayor actividad que la exhibida por el gen en su forma natural. El TILLING combina la mutagénesis de alta densidad con métodos de detección de alto rendimiento. Los pasos que se siguen típicamente en TILLING son: (a) mutagénesis EMS (Redei GP and Koncz C (1992) In Métodos in Arabidopsis Research, Koncz C, Chua NH, Schell J, eds. Singapore, World Scientific Publishing Co, pp. 16-82; Feldmann et al., (1994) In Meyerowitz EM, Somerville CR, eds, Arabidopsis. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring
Harbor, NY, pp 137-172; Lightner J y Caspar T (1998) In J Martinez-Zapater, J Salinas, eds, Métodos on Molecular Biology, Vol. 82. Humana Press, Totowa, NJ, pp 91-104); (b) preparación de ADN y combinación de individuos; (c) amplificación por PCR de una región de interés; (d) desnaturalización y apareamiento para permitir la formación de heteroduplex; (e) DHPLC, cuando se detecta la presencia de un heterodúplex en una mezcla como un pico extra en el cromatograma; (f) identificación del individuo mutante y (g) secuenciación del producto de PCR mutante. Los métodos para TILLING son bien conocidos en el arte (McCallum et al., (2000) Nat Biotechnol 18; 455-457; revisado por Stemple (2004) Nat Rev Genet 5(2): 145-50).
Recombinacíón homologa
La recombinación homologa permite la introducción en un genoma de un ácido nucleico seleccionado en una posición seleccionada definida. La recombinación homologa es una tecnología estándar usada en forma rutinaria en ciencias biológicas para organismos inferiores tales como levaduras o musgo Physcomitrella. Los métodos para realizar la recombinación homologa en las plantas se han descrito no solo para los modelos de planta (Offringa et al. (1990) EMBO J 9(10): 3077-84) sino también para las plantas de cultivo, por ejemplo arroz (Terada et al. (2002) Nat Biotech 20(10): 1030-4; lida y Terada (2004) Curr Opin Biotech 15(2): 132-8) y existen enfoques que generalmente son aplicables independientemente del organismo blanco (Miller et al, Nature Biotechnol. 25, 778-785, 2007).
Rendimiento
El término "rendimiento" en general significa un producto medible de valor económico, típicamente relacionado con un cultivo específico, un área y un período de tiempo. Las partes de planta individuales contribuyen directamente al rendimiento sobre la base de su cantidad, tamaño y/o peso o el rendimiento real es el rendimiento por metro cuadrado para un cultivo y año, que se determina por la división de la producción total (incluye a la producción cosechada y tasada) por los metros cuadrados plantados. El término "rendimiento" de una planta se puede relacionar con la biomasa vegetativa (biomasa de raíz y/o brote), a los órganos reproductores y/o a propágulos (tales como semillas) de esta planta.
Vigor temprano
El "vigor temprano" se refiere al crecimiento bien equilibrado, saludable, activo, en especial durante las etapas tempranas del crecimiento de la planta y puede resultar del aumento del buen estado de la planta debido a que, por ejemplo, las plantas se adaptan mejor a su ambiente (es decir, optimización del uso de los recursos de energía y distribución entre brote y raíz). Las plantas que tienen vigor temprano también muestran supervivencia de las plántulas aumentada y un mejor esTablacimiento del cultivo, que con frecuencia produce campos muy uniformes (con el crecimiento del cultivo en forma uniforme, es decir, con la mayoría de las plantas que alcanzan los diversos estadios del crecimiento a sustancialmente el mismo tiempo), y con frecuencia mejor y superior rendimiento. En consecuencia, el vigor temprano se puede determinar por la medición de diversos factores, tales como peso de mil granos, porcentaje de germinación, porcentaje de emergencia, crecimiento de plántula, altura de la plántula, longitud de raíz, biomasa de raíz y brote y muchos más.
Incrementar/mejorar/aumentar
Los términos "incrementar", "mejorar" o "aumentar" son indistintos y se entenderán en el sentido de la aplicación por lo menos a 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9% o 10%, con preferencia por lo menos 15% o 20%, con mayor preferencia 25%, 30%, 35% o 40% de más rendimiento y/o crecimiento en comparación con las plantas de control como se define en la presente.
Rendimiento de semilla
El mayor rendimiento de semilla se puede manifestar como uno o más de los siguientes: a) un aumento de la biomasa de semilla (peso total de semilla) que puede ser sobre la base de una semilla individual y/o por planta y/o por metro cuadrado, b) mayor cantidad de flores por planta; c) mayor cantidad de semillas (llenas); d) mayor tasa de llenado de semilla (que se expresa como la relación entre el número de semillas llenas divididas por el número total de semillas); e) mayor índice de cosecha, que se expresa como la relación entre el rendimiento de partes cosechables, tales como semillas, dividido por la biomasa total; y f) mayor peso de mil granos (TKW), y g) mayor número de panojas primarias, que se extrapola del número de semillas llenas contadas y su peso total. Un mayor TKW puede resultar de un mayor tamaño de semilla y/o peso de semilla y también
puede resultar de un aumento del tamaño del embrión y/o endospermo.
Un aumento del rendimiento de semilla también se puede manifestar como un aumento del tamaño de la semilla y/o volumen de semilla. Además, un aumento del rendimiento de semilla también se puede manifestar como un aumento del área de la semilla y/o longitud de semilla y/o ancho de semilla y/o perímetro de semilla. El mayor rendimiento también puede resultar de una arquitectura modificada o puede producirse a causa de la arquitectura modificada.
índice de verdor
El "índice de verdor" como se usa en la presente se calcula a partir de la imágenes digitales de las plantas. Por cada píxel perteneciente al objeto planta en la imagen, se calcula la relación del valor verde versus el valor rojo (en el modelo RGB para codificar color). El índice de verdor se expresa como porcentaje de píxeles para el cual la relación verde a rojo excede en un umbral dado. En condiciones de crecimiento normal, en condiciones de crecimiento con estrés salino y en condiciones de crecimiento con disponibilidad de nutrientes reducidos se mide el índice de verdor de la planta en la última imagen antes de la floración. En contraste, en condiciones de crecimiento por estrés de sequía se mide el índice de verdor en la primera imagen después de la sequía.
Planta
El término "planta" como se usa en la presente abarca a las plantas completas, ancestros y progenie de las plantas y partes de plantas, que incluyen a las semillas, brotes, tallos, hojas, raíces (que incluye a los tubérculos), flores y tejidos y órganos, en donde cada uno de los mencionados anteriormente comprende el gen/ácidos nucleicos de interés. El término "planta" también abarca a las células de planta, cultivos en suspensión, tejidos de callo, embriones, regiones meristemáticas, gametofitos, esporofitos, polen y microsporas, en donde nuevamente cada uno de los mencionados anteriormente comprende el gen/ácido nucleico de interés.
Las plantas que son particularmente útiles en los métodos de la invención incluyen todas las plantas que pertenecen a la superfamilia Viridiplantae, en particular plantas monocotiledóneas y dicotiledóneas que incluyen forraje o legumbres forrajeras, plantas ornamentales, cultivos alimenticios, árboles o arbustos seleccionados de la lista que comprende Acer spp., Actinidia spp., Abelmoschus spp., Agave sisalana, Agropyron spp.,
Agrostis stolonifera, Allium spp., Amaranthus spp., Ammophila arenaría, Ananas comosus, Annona spp., Apium graveolens, Arachis spp, Artocarpus spp., Asparagus officinalis, Avena spp. (por ej.. Avena sativa, Avena fatua, Avena byzantina, Avena fatua var. sativa, Avena hybrida), Averrhoa carambola, Bambusa sp., Benincasa hispida, Bertholletia excelsea, Beta vulgaris, Brassica spp. (por ej. Brassica napus, Brassica rapa ssp. [cañóla, oilseed rape, turnip rape]), Cadaba farinosa, Camellia sinensis, Canna indica, Cannabis sativa, Capsicum spp., Carex elata, Carica papaya, Carissa macrocarpa, Carya spp., Carthamus tinctorius, Castanea spp., Ceiba pentandra, Cichoríum endivia, Cinnamomum spp., Citrullus lanatus, Citrus spp., Cocos spp., Coffea spp., Colocasia escalenta, Cola spp., Corchorus sp., Coriandrum sativum, Corylus spp., Crataegus spp., Crocus sativus, Cucúrbita spp. , Cucumis spp., Cynara spp., Daucus carota, Desmodium spp., Dimocarpus longan, Dioscorea spp., Diospyros spp., Echinochloa spp., Elaeis (por ej. Elaeis guineensis, Elaeis oleífera), Eleusine coracana, Eragrostis tef, Erianthus sp., Eríobotrya japónica, Eucalyptus sp., Eugenia uniflora, Fagopyrum spp., Fagus spp., Festuca arundinacea, Ficus carica, Fortunella spp., Fragaria spp., Ginkgo biloba, Glycine spp. (por ej. Glycine max, Soja hispida o Soja max), Gossypium hirsutum, Helianthus spp. (e.g. Helianthus annuus), Hemerocallis fulva, Hibiscus spp., Hordeum spp. (por ej. Hordeum vulgare), Ipomoea batatas, Juglans spp., Lactuca sativa, Lathyrus spp., Lens culinaris, Linum usitatissimum, Litchi chinensis, Lotus spp., Luffa acutangula, Lupinus spp., Luzula sylvatica, Lycopersicon spp. (por ej. Lycopersicon esculentum, Lycopersicon lycopersicum, Lycopersicon pyriforme), Macrotyloma spp., Malus spp., Malpighia emarginata, Mammea americana, Mangifera indica, Manihot spp., Manilkara zapota, Medicago sativa, Melilotus spp., Mentha spp., Miscanthus sinensis, Momordica spp., Morus nigra, Musa spp., Nicotiana spp., Olea spp., Opuntia spp., Ornithopus spp., Oryza spp. (por ej. Oryza sativa, Oryza latifolia), Panicum miliaceum, Panicum virgatum, Passiflora edulis, Pastinaca sativa, Pennisetum sp., Persea spp., Petroselinum crispum, Phalaris arundinacea, Phaseolus spp., Phleum pratense, Phoenix spp., Phragmites australis, Physalis spp., Pinus spp., Pistacia vera, Pisum spp., Poa spp., Populus spp., Prosopis spp., Prunus spp., Psidium spp., Púnica granatum, Pyrus communis, Quercus spp., Raphanus sativus, Rheum rhabarbarum, Ribes spp., Ricinus communis, Rubus spp., Saccharum spp., Salix sp., Sambucus spp., Sécale cereale, Sesamum spp., Sinapis sp., Solanum spp. (por ej. Solanum tuberosum, Solanum integrifolium o Solanum lycopersicum), Sorgo bicolor, Spinacia spp., Syzygium spp., Tagetes spp., Tamarindus
indica, Theobroma cacao, Trifolium spp., Tripsacum dactyloides, Triticale sp., Triticosecale rímpaui, Triticum spp. (por ej. Triticum aestivum, Triticum durum, Triticum turgidum, Triticum hybernum, Triticum macha, Triticum sativum, Triticum monococcum o Triticum vulgare), Tropaeolum minus, Tropaeolum majus, Vaccinium spp., Vicia spp., Vigna spp., Viola odorata, Vitis spp., Zea mays, Zizania palustris, Ziziphus spp., entre otros.
Descripción detallada de la invención
De modo sorprendente, en la actualidad se ha encontrado que modular la expresión en una planta de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido Ornitina Descarboxilasa permite obtener plantas que tienen rasgos mejorados relacionados con el rendimiento con respecto a las plantas de control. De acuerdo con una forma de realización, la presente invención provee un método para mejorar rasgos relacionados con el rendimiento en las plantas con respecto a las plantas de control, que comprende modular la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido Ornitina Descarboxilasa.
Además de modo sorprendente, en la actualidad se ha encontrado que incrementar la expresión en una planta de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD1 como se definió en la presente, permite obtener plantas que tienen rasgos incrementados relacionados con el rendimiento con respecto a las plantas de control. De acuerdo con otra forma de realización, la presente invención provee un método para incrementar los rasgos relacionados con el rendimiento en las plantas con respecto a las plantas de control, que comprende incrementar la expresión en una planta de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD1.
Además de modo sorprendente, en la actualidad se ha encontrado que modular la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido MYB30 permite obtener plantas que tienen rasgos mejorados relacionados con el rendimiento con respecto a las plantas de control. De acuerdo con una primera forma de realización, la presente invención provee un método para mejorar rasgos relacionados con el rendimiento en las plantas con respecto a las plantas de control, que comprende modular la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido MYB30.
Además de modo sorprendente, en la actualidad se ha encontrado que modular la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido THOM permite obtener plantas que tienen rasgos mejorados relacionados con el rendimiento con
respecto a las plantas de control. De acuerdo con la primera forma de realización, la presente invención provee un método para mejorar los rasgos relacionados con el rendimiento en las plantas con respecto a las plantas de control, que comprende modular la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido THO .
Además de modo sorprendente, en la actualidad se ha encontrado que incrementar la expresión en una planta de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD2 como se definió en la presente, permite obtener plantas que tienen los rasgos incrementados relacionados con el rendimiento con respecto a las plantas de control. De acuerdo con una primera forma de realización, la presente invención provee un método para incrementar los rasgos relacionados con el rendimiento en las plantas con respecto a las plantas de control, que comprende incrementar la expresión en una planta de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD2, y opcionalmente seleccionar las plantas que tienen rasgos incrementados relacionados con el rendimiento.
Un método preferido para modular (con preferencia, incrementar) la expresión de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido ODC, o un polipéptido BIHD1 , o un polipéptido MYB30, o un polipéptido THOM, o un polipéptido BIHD2 es mediante la introducción y la expresión en una planta de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido ODC, o un polipéptido BIHD1 , o un polipéptido MYB30, o un polipéptido THOM, o un polipéptido BIHD2.
Con respecto a los genes/polipéptidos ODC, cualquier referencia de aquí en adelante a una "proteína útil en los métodos de la invención" se refiere a un polipéptido Ornitina Descarboxilasa como se definió en la presente. Cualquier referencia de aquí en adelante a un "ácido nucleico útil en los métodos de la invención" se refiere a un ácido nucleico capaz de codificar dicho polipéptido Ornitina Descarboxilasa. El ácido nucleico que será introducido en una planta (y por lo tanto útil para llevar a cabo los métodos de la invención) es cualquier ácido nucleico que codifica el tipo de proteína que se describirá ahora, también denominado de aquí en adelante "ácido nucleico Ornitina Descarboxilasa" o "gen Ornitina Descarboxilasa".
Un polipéptido ODC como se refiere en la presente es capaz de actuar sobre la L-Ornitina como un sustrato en una reacción de descarboxilacion y por lo tanto cataliza la reacción para producir putrescina a partir de L-ornitina. De esta manera un polipéptido Ornitina Descarboxilasa cataliza la siguiente reacción: L-ornitina = putrescina + C02. Ornitina (ácido 2,5-diaminopentanoíco) es un aminoácido que tiene la composición
química C5H12N202. La putrescina (a veces escrito como putrescin o putrescena) es un compuesto químico orgánico que tiene la composición química C4H12N2 (1 ,4- diaminobutano o butandiamina). La Figura 1 muestra la reacción de L-ornitina de descarboxilación.
Los polipéptidos Ornitina Descarboxilasa comparten la similitud en la secuencia primaria y en la estructura secundaria. Estos pertenecen a la clase de descarboxilasa del barril beta/alfa de las proteínas. En un análisis filogenetico de la descarboxilasa del barril beta/alfa, las ODC constituyen un ciado distinto de las proteínas.
Los polipéptidos Ornitina Descarboxilasa útiles en los métodos de la invención se agrupan cuando se usan en la construcción de un árbol filogenético de los polipéptidos de Descarboxilasas de los aminoácidos básicos del plegamiento del barril alfa/beta dentro del ciado constituido por la Ornitina Descarboxilasa conocida en vez de los polipéptidos Arginina Descarboxilasa, Diamínopimelato Descarboxilasa, o Carboxinorespermidina Descarboxilasa. Con preferencia una OCD útil en los métodos de la invención se agrupa dentro del ciado constituido por polipéptidos ODC de origen eucariótico, con más preferencia se agrupa dentro del ciado constituido por polipéptidos ODC de origen vegetal, incluso con mayor preferencia se agrupa en el ciado constituido por polipéptidos ODC de origen dicotiledónea, con máxima preferencia se agrupa dentro del mismo ciado como la SEQ ID NO: 2. Los ejemplos de dicho árbol filogenético de polipéptidos de descarboxilasas de los aminoácidos básicos del plegamiento del barril alfa/beta se indican en la Figura 1 en Lee et al. 2007 y en la Figura 2 B en la presente solicitud.
Los métodos para la inducción filogenética son bien conocidos en el arte e incluyen "métodos de distancia" basados en una matriz que contiene valores de distancia de pares entre todas las secuencias en un alineamiento, y "métodos basados en los caracteres" que llevan a cabo cálculos en cada uno de los residuos individuales de las secuencias. Los ejemplos de los "métodos de distancia" son UPGMA (Unweighted Pair Group with Arithmetic Mean) y unión cercana (Saitou and Nei, 1987). El método más reciente se usa en programas de software bien conocidos útiles para llevar a cabo la filogénesis de la proteína tal como Neighbor del paquete Phylip (Jo Felsentein, Univ. Washington), o ClustalW (D. Higgins, EMBL). Los ejemplos de los "métodos basados en los caracteres" son Máxima Verosimilitud de Proteína y Máxima Parsimonia de Proteína. El experto en el arte tiene conocimiento de los diversos métodos disponibles y es capaz de seleccionar en forma ventajosa el método de análisis filogenético. Un método preferido para la inducción
filogenética de los polipéptidos ODC es el método de unión cercana (Neighbor-joining).
Un polipéptido Ornitina Descarboxilasa preferido útil en los métodos de la invención comprende en orden creciente de preferencia uno o más de los siguientes motivos de secuencia:
(i) Motivo 1 :
[N/G]AR[C/V]P[L/M][G/S][P/L]K[Y/F]GALPEE[V/A]EPLL[R/Q][A/T]A[Q/K][A/E][A/L][G/ R]LTV[S V]GVSFH[V/I]GSG (SEQ ID NO: 51 );
(ii) Motivo 2: [K/D][D/Q][P/A]FYV[L/V]DL[G/A][E/V]W[S/R]LMDQW[R/K/N][A/S] (SEQ ID NO: 52);
(iii) Motivo 3:
RI[V/I][F/Y]ANPCK[P/R]ES[D/H]I[I/K/R][Y/F]AA[K/S]VGVNLTT[Y/F]DSEDE[V/L][Y/E] K[IA ][R/A/K]KHHP (SEQ ID NO: 53);
(iv) Motivo 4: EY[W/Y]I[N/D]DG[LA /I]YGS[F/M/L]NC[I/V]L[Y/F]DHAT (SEQ ID NO: 54);
(v) Motivo 5: EYVLSLG[V/I]SPD (SEQ ID NO: 55);
(vi) Motivo 6:
AI[A/E]AA[K/R]EVF[E/D][T/A]A[A/S][K/Q/R][UF]G[M/L][P/S][K/R/P]M[T/R]VL[D/N][I/V ]GGGFT[S/A]G[H/P]QF[T/E][T/E]AA[A/V][A/KA/][V/I][K/N][S/A] (SEQ ID NO: 56);
(vii) Motivo 7:
[G/I]G[G/A]AP[P/T/V]AAAA[A/E][EN][N/D/G][G/H]TRKV[V/I]PLS[R/K]DALQDFM[V/L] SIITQKLQD[E/D] (SEQ ID NO: 57);
(viii) Motivo 8: QT[V/I]IVSGLNPAAILQ (SEQ ID NO: 58);
(ix) un motivo que tiene, en orden creciente, de preferencia al menos 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia con cualquiera de los motivos de (i) a (viii).
Los polipéptidos ODC comprenden varios dóminos conservados de proteina bien conocidos. Las proteínas que comparten los dominios consevados comunes se refieren para llevar a cabo las mismas funciones o funciones relacionadas. Los métodos para identificar los dominios conservados son bien conocidos en el arte e incluyen búsquedas en las bases de datos especializadas tales como Interpro (Mulder et al., (2003) Nucí. Acids. Res. 31 , 315-318), Prosite (Bucher and Bairoch (1994), and Pfam (Bateman et al., Nucleic Acids Research 30(1 ): 276-280 (2002)). El ejemplo 4 detalla los dominios conservados hallados en la SEQ ID NO: 2 mediante el análisis de la base de datos
Interpro.
Un polipéptido ODC preferido adicional útil en los métodos de la invención comprende una o más de las siguientes secuencias conservadas:
(i) Un dominio PFAM con número de acceso PF00278 también denominado descarboxilasa dependiente de piridoxal, dominio de la lámina C-terminal u Orn_DAP_Arg_deC;
(ii) Un dominio PFAM con número de acceso PF02784 también denominado Descarbocilasa dependiente de piridoxal, dominio de unión a piridoxal u Orn_Arg_deC_N,
(iii) Un patrón PROSITE con número de acceso PS00878, también denominado ODR_DC_2_1 o sitio de unión a piridoxal-P de la familia 2 de Orn/DAP/Arg Descarboxilasas que tiene un patrón de consenso como se representa por [F/Y]- [P/A]-x-K-[S/A/C/VHN/H/C/UF/W]-x(4H
[G/T/E] (SEQ ID NO: 64);
(iv) Un patrón PROSITE con número de acceso PS00879 también denominado ODR_DC_2_2 o distintivo 2 de la familia 2 de Orn/DAP/Arg Descarboxilasas, que tiene un patrón de consenso como se representa por [G/S/A] - x(2,6) - [L/IA /M/S/C/P] - x - N - [L/l/V/M/F] - [D/N/S] - [L/l/V/M/C/A] - G(3) - [L/IA /M/F/Y] - [G/S/T/P/C/E/Q] (SEQ ID NO: 65);
(v) un motivo que tiene, en orden creciente, de preferencia al menos 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia con cualquiera de los motivos de (i) a (iv).
Aún un polipéptido ODC preferido adicional útil en los métodos de la invención comprende un dominio que tiene, en orden creciente, de preferencia al menos 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia con la secuencia de aminoácidos de cualquiera de los dominios como se expresa en la Tabla C1 del Ejemplo 4.
Los ejemplos de polipéptidos ODC útiles en los métodos de la invención se indican en la Tabla A1 del Ejemplo 1 en la presente. La secuencia global de similitud e identidad entre los polipéptidos seleccionados de la Tabla A1 se indican en la Tabla B1 del Ejemplo 3.
Con más preferencia los polipéptidos ODC útiles en los métodos de la invención
comprenden una secuencia que tiene, en orden creciente, de preferencia al menos 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia con la secuencia de aminoácidos de cualquiera de los polipéptidos de la Tabla A1. Con más preferencia presenta cualquiera de los polipéptidos de la Tabla A1. Con máxima preferencia es la SEQ ID NO: 2.
De foma alternativa, el homólogo de una proteína ODC tiene, en orden creciente, de preferencia al menos 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, 30%, 31 %, 32%, 33%, 34%, 35%, 36%, 37%, 38%, 39%, 40%, 41 %, 42%, 43%, 44%, 45%, 46%, 47%, 48%, 49%, 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61 %, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71 %, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81 %, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91 %, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, o 99% de identidad de secuencia general con el aminoácido representado en la SEQ ID NO: 2, con tal de que la proteína de homólogo comprenda los motivos conservados tal como se expusieron anteriormente. La identidad de secuencia general se determina usando un algoritmo de alineamiento global, tal como el algoritmo Needleman Wunsch en el programa GAP (GCG Wisconsin Package, Accelrys), con preferencia con parámetros predeterminados. La identidad de secuencia en comparación con la identidad de secuencia general, en general será mayor cuando solo se consideran dominios o motivos conservados.
Con preferencia, la secuencia de polipéptidos el cual cuando se usa en la construcción de un árbol filogenético, tal como el representado en la Figura 2 B, se agrupa, con preferencia, con el grupo de polipéptidos ODC, con máxima preferencia con el grupo que comprende la secuencia de aminoácidos representada por SEQ ID NO: 2 en vez de cualquier otro grupo.
Con respecto a los genes/polipétidos BIHD1 , cualquier referencia de aquí en adelante a una "proteína útil en los métodos de la invención" se refiere a un polipéptido BIHD1 como se definió en la presente. Cualquier referencia de aquí en adelante a una "secuencia de ácidos nucleicos útil en los métodos de la invención" se refiere a una secuencia de ácidos nucleicos capaz de codificar dicho polipéptido BIHD1. La secuencia de ácidos nucleicos será introducida en una planta (y por lo tanto útil para llevar a cabo los métodos de la invención) es cualquier secuencia de ácidos nucleicos que codifica el tipo de polipéptido, que se describirá ahora, también denominado de aquí en adelante "secuencia de ácidos nucleicos BIHD1" o "gen BIHD1".
Un "polipéptido BIHD1 " como se definió en la presente se refiere a cualquier polipéptido que tiene, en orden creciente, de preferencia al menos 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia de los aminoácidos con un polipéptido BIHD1 como se representa en la SEQ ID NO: 67.
De foma alternativa o adicional, un "polipéptido BIHD1 " como se definió en la presente se refiere a cualquier polipéptido que comprende: (i) un dominio homeobox con un acceso a InterPro IPR0001356; (ii) un dominio POX con un acceso a InterPro IPR006563; y (ii) al menos un dominio de espiral entrelazado previsto.
De foma alternativa o adicional, un "polipéptido BIHD1 " como se definió en la presente se refiere a cualquier secuencia de polipéptidos que cuando se usa en la construcción de un árbol filogenético BIHD1 , tal como la representada en la Figura 4, se agrupa con el ciado de polipéptidos de homeodominio BELL-1 en vez de cualquier otro ciado de polipéptido de homeodominio.
De forma alternativa o adicional, un "polipéptido BIHD1 " como se definió en la presente se refiere a cualquier polipéptido que tiene, en orden creciente, de preferencia al menos 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia de aminoácidos con cualquiera de las secuencias de polipéptidos indicadas en la Tabla A2 en la presente.
El análisis de la secuencia de polipéptidos de la SEQ ID NO: 67 se presenta acontinuación en el Ejemplo 4 en la presente. Por ejemplo, un polipéptido BIHD1 como se representa en la SEQ ID NO: 67 comprende un dominio homeobox con un acceso a InterPro IPR0001356, y un dominio POX con número de acceso a InterPro IPR0006563, entre otros. Los dominios también se pueden identificar usando técnicas de rutina, tales como mediante alineamiento de secuencia. Un alineamiento de los polipéptidos de la Tabla A2, se muestran en la Figura 6. Dichos alineamientos son útiles para identificar los dominios más conservados entre los polipéptidos BIHD1 , tales como la caja SKY, y la caja VSLTGL, denominados así a los residuos de los aminoácidos conservados que los comprenden.
Con respecto a los genes/polipéptidos YB30, cualquier referencia de aquí en adelante a una "proteína útil en los métodos de la invención" se refiere a un polipéptido MYB30 como se definió en la presente. Cualquier referencia de aquí en adelante a un "ácido nucleico útil en los métodos de la invención" se refiere a un ácido nucleico capaz de codificar dicho un polipéptido MYB30. El ácido nucleico que será introducido en una
planta (y por lo tanto útil para llevar a cabo los métodos de la invención) es cualquier ácido nucleico que codifica el tipo de proteína que se describirá ahora, también denominado de aquí en adelante "ácido nucleico MYB30" o "gen MYB30".
Un "polipéptido MYB30" como se definió en la presente se refiere a cualquier polipéptido MYB R2R3 que comprende al menos uno, con preferencia, dos dominios SANT (entrada a SMART SM00717, dominio de unión a Myb_ADN (entrada a Pfam PF00249)). Además, un "polipéptido MYB30" también comprende uno o más de los motivos de 9 a 1 1 con preferencia el motivo 9.
De foma alternativa, un "polipéptido MYB30" se refiere a una secuencia de polipéptidos que cuando se usa en la construcción de un árbol filogenético, tal como el representado en Stracke et al. 2001 , se agrupa con el ciado definido por los polipéptidos AtMYB60, AtMYB30, At YB31 , AtMYB96 y AtMYB94 que comprenden la secuencia de aminoácidos representada por SEQ ID NO: 91 en vez de cualquier otro grupo.
El motivo 9 (SEQ ID NO: 119): QGsLSL[IF]EKWLFd[DE] [x][SG]; en donde X en posición +15 puede ser cualquier o ningún aminoácido pero con preferencia, en orden creciente, de preferencia uno de S, G, D, Q, A;
El motivo 10 (SEQ ID NO: 120): NI[AS][RK][LM]LXG[WF]MK; en donde X en posición +7 puede ser cualquier o ningún aminoácido;
El motivo 1 1 (SEQ ID NO: 121 ): YASSX[ED];
en donde se proporciona una sola letra en mayúscula si la frecuencia relativa de un único residuo en una cierta posición es mayor que el 50% y mayor que el doble del segundo residuo más frecuente. Cuando ningún residuo satisfizo estos criterios, se asignó un par de residues como letras en mayúsculas entre paréntesis, si la suma de sus frecuencias relativas excedía el 75%. Si no se satisfizo ninguno de estos dos criterios, se proporcionó una letra en minúscula si la frecuencia relativa de un residuo es mayor que el 40%. De otro modo, se proporciona x. Esta secuencia de consenso sigue el criterio de Joshi et al. 1997. Plant Mol Biol 35:993-1001.
Con preferencia una proteína MYB30 útil en los métodos de la invención comprende cualquiera de los siguientes:
El motivo 9 (SEQ ID NO: 1 19): QGSLSL[l/F]EKWLFD[D/E]x[S/G]; en donde se pueden sustituir 1 a 8 aminoácidos por cualquier aminoácido.
El motivo 10 (SEQ ID NO: 120): NI[A/S][R/K][L/M]LXG[W/F]MK; en donde X es cualquier o ningún aminoácido y en donde se puede sustituir 1 a 6 aminoácidos por
cualquier aminoácido.
El motivo 1 1 (SEQ ID NO: 121): YASSX[ED]; en donde X es cualquier o ningún aminoácido y en donde se puede sustituir 1 a 6 aminoácidos por cualquier aminoácido.
Con preferencia los polipéptidos MYB30 útiles en los métodos de la invención se unen a los fragmentos de ADN que comprenden cualquiera de los motivos de unión a ADN Myb bien conocidos en el arte como por ejemplo aquellos descritos en Jamin et al (1996) Int. J. Quantum Chem. 59, 333-341. (GTAACGGTCTAC); o G[G/T]T[A/T]G[G/T]T (PNAS 93,14972-14977(1996)); o GGTTTAG (J. Biol. Chem., Vol. 276, Issue 19, 1651 1 -16519, 2001).
Con preferencia, la proteína MYB30 útil en los métodos de la invención comprende un dominio conservado que tiene, en orden creciente, de preferencia al menos 50%, 51 %, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61 %, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71 %, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81 %, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91 %, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, o 99% de identidad de secuencia con el domino del aminoácido expuesto en la Tabla C3 de la sección de Ejemplos o con cualquiera de los motivos 1 a 3; con tal que la proteína homologa comprenda los motivos conservados como los expuestos anteriormente. La identidad de secuencia se determina usando un algoritmo de alineamiento, tal como el algoritmo Needleman Wunsch en el programa GAP (GCG Wisconsin Package, Accelrys), con preferencia con parámetros predeterminados o BLAST.
De foma alternativa, el homólogo de una proteína MYB30 tiene, en orden creciente, de preferencia al menos 50%, 51 %, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61 %, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71 %, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81 %, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91 %, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, o 99% de identidad de secuencia general con el aminoácido representado por SEQ ID NO: 89, con tal que la proteína homologa comprenda los motivos conservados como los expuestos anteriormente. La identidad de secuencia general se determina usando un algoritmo de alineamiento global, tal como el algoritmo Needleman Wunsch en el programa GAP (GCG Wisconsin Package, Accelrys), con preferencia con parámetros predeterminados. La identidad de secuencia en comparación con la identidad de secuencia general, en general será mayor cuando se consideran dominios y motivos conservados.
Con preferencia, la secuencia de polipéptidos que cuando se usa en la construcción de un árbol filogenético, tal como el representado en Stracke et al. 2001 , se agrupa dentro del ciado definido por los polipéptidos AtMYB60, AtMYB30, AtMYB31 , AtMYB96, AtMYB94 que comprende la secuencia de aminoácidos representada por SEQ ID NO: 91 en vez de cualquier otro grupo.
Con respecto a los genes/polipéptidos THOM, cualquier referencia de aquí en adelante a una "proteína útil en los métodos de la invención" se refiere a un polipéptido THOM como se definió en la presente. Cualquier referencia de aquí en adelante a un "ácido nucleico útil en los métodos de la invención" se refiere a un ácido nucleico capaz de codificar dicho un polipéptido THOM. El ácido nucleico que será introducido en una planta (y por lo tanto útil para llevar a cabo los métodos de la invención) es cualquier ácido nucleico que codifica el tipo de proteína que se describirá ahora, también denominado de aquí en adelante "ácido nucleico THOM" o "gen THOM".
Un "polipéptido THOM" como se definió en la presente se refiere a un factor de transcripción de HD-Zip clase II. Los factores de transcripción de HD-Zip clase II forman un grupo definido de los factores de transcripción, ver por ejemplo Sakakibara et al. (2001 ) o Agalou et al. (2008). Un "Factor de transcripción de HD-Zip clase II" se refiere a un factor de transcripción que comprende (i) un dominio de cierre de leucina "HD-ZIP N-terminal" (ii) un dominio homeobox, (iii) un dominio de cierre de leucina HALZ asociado al dominio homeobox, y (¡v) motivos 12, 13 y 14 indicados acontinuación (en cualquier orden).
El motivo 12 (SEQ ID NO: 124): (R/s ) ( /R) KLRL
y
El motivo 13 (SEQ ID NO: 125): RQVEVWFQNRRARTKL ( /E) QTEVDCE
y
El motivo 14 (SEQ ID NO: 126): TLXMC(L/p) (S/Q) G (E/K/R) (R/H)
en donde X en posición 3 puede ser cualquier aminoácido, con preferencia uno de A, L, I, o T. Con preferencia el motivo 14 es TLTMCPQCER
Además, cada uno de los motivos 12 a 14 pueden tener una sustitución de aminoácido conservadora en cualquier posición, ejemplos de sustituciones conservadoras se proveen en la Tabla 1.
Además, un polipéptido THOM con preferencia también comprende uno o más de los siguientes motivos:
El motivo 15 (SEQ ID NO: 127): SPNS ( T/A)
El motivo 16 (SEQ ID NO: 128): LGL
El motivo 17 (SEQ ID NO: 129): ( E/D ) ( E/D ) ( E/D )
El motivo 18 (SEQ ID NO: 130): ( E/Q/D ) N ( R/K) RL
Con preferencia, el motivo 18 es ENRRL
El dominio de cierre de leucina de HD-ZIP_N (Pfam PF04618) se encuentra en la región N terminal de las proteínas de homeobox-cierre de leucina de las plantas. Se desconoce su función. El dominio homeobox (Pfam PF00046) se identificó por primera vez en varias proteínas de segmentación y homeóticas de drosofila. El dominio se une a ADN a través de una estructura de hélice-giro-hélice (HTH). El motivo HTH se caracteriza por tener dos hélices alfa, que están en estrecho contacto con el ADN y están unidas mediante un giro corto. La segunda hélice se une al ADN por medio de varias ligaduras de hidrógeno e interacciones hidrófobas, que se producen entre las cadenas laterales específicas y las bases expuestas y los grupos de timina metilo dentro de la cavidad principal del ADN. La primera hélice ayuda a estabilizar la estructura. El motivo es muy similar en cuanto a secuencia y estructura en un amplio rango de proteínas de unión a ADN (por ej., proteínas ero y represoras, proteínas homeóticas, etc.). Una de las principales diferencias entre los motivos HTH en estas proteínas diferentes surge del requerimiento de estereoquímica de la glicina en el giro, que es necesaria para evitar la interferencia esférica del carbono beta con la cadena principal: para las proteínas ero y represoras, la glicina parece ser obligatoria, mientras que para varias de las proteínas homeóticas y otras proteínas de unión a ADN ese requerimiento es menos riguroso. El dominio de cierre de leucina HALZ (Pfam PF02183) encontrado en los polipéptidos THOM es un cierre de leucina específico de las plantas que siempre se lo encuentra asociado con un dominio homeobox.
Además, Agalou et al., 2008 informó que un intrón en hélice 2 del homeodominio en los factores de transcripción de HD-Zip clase II en Arabidopsis y el arroz no está presente en la clase I ni en la clase III
De foma alternativa, el homólogo de una proteína THOM tiene, en orden creciente, de preferencia al menos 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, 30%, 31 %, 32%, 33%, 34%, 35%, 36%, 37%, 38%, 39%, 40%, 41 %, 42%, 43%, 44%, 45%, 46%, 47%, 48%, 49%, 50%, 51 %, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61 %, 62%, 63%, 64%, 65%,
66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81 %, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91 %, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, o 99% de identidad de secuencia general con el aminoácido representado por SEQ ID NO: 123, con tal que la proteína homologa comprenda los motivos conservados como los expuestos anteriormente. La identidad de secuencia general se determina usando un algoritmo de alineamiento global, tal como el algoritmo Needleman Wunsch en el programa GAP (GCG Wisconsin Package, Accelrys), con preferencia con parámetros predeterminados y con preferencia con secuencias de proteínas maduras (es decir sin tomar en cuenta las señales de secreción o péptidos en tránsito). La identidad de secuencia en comparación con la identidad de secuencia general, en general será mayor cuando se consideran dominios y motivos conservados.
Con preferencia, the secuencia de polipéptidos que cuando se usa en la construcción de un árbol filogenético, tal como el representado en la Figura 3 de Sakakibara et al. (2001 ), se agrupa dentro del grupo de factores de transcripción de HD-Zip clase II que comprende THO 1 y la secuencia de aminoácidos representada por SEQ ID NO: 123 en vez de cualquier otro grupo.
Con respecto a los genes/polipéptidos BIHD2, cualquier referencia de aquí en adelante a una "proteína útil en los métodos de la invención" se refiere a un polipéptido BIHD2 como se definió en la presente. Cualquier referencia de aquí en adelante a una "secuencia de ácidos nucleicos útil en los métodos de la invención" se refiere a una secuencia de ácidos nucleicos capaz de codificar dicho un polipéptido BIHD2. La secuencia de ácidos nucleicos será introducida en una planta (y por lo tanto útil para llevar a cabo los métodos de la invención) es cualquier secuencia de ácidos nucleicos que codifica el tipo de polipéptido, que se describirá ahora, también denominado de aquí en adelante "secuencia de ácidos nucleicos BIHD2" o "gen BIHD2".
Un "polipéptido BIHD2" como se definió en la presente se refiere a cualquier polipéptido que tiene, en orden creciente, de preferencia al menos 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia de los aminoácidos con un polipéptido BIHD2 como se representa en la SEQ ID NO: 193.
De forma alternativa o adicional, un "polipéptido BIHD2" como se definió en la presente se refiere a cualquier polipéptido que comprende: (i) un dominio homeobox con un acceso a InterPro IPR0001356 y (ii) un dominio POX con un acceso a InterPro IPR006563.
Un polipéptido BIHD2 preferido útil en los métodos de la invención se refiere a un polipéptido que comprende un dominio que tiene al menos 50%, 51 %, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61 %, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81 %, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91 %, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, o 99% de identidad de secuencia general con cualquiera de los dominios i) un dominio homeobox con un acceso a InterPro IPR0001356; (ii) un dominio POX con un acceso a InterPro IPR006563 como se presenta en cualquiera de los polipéptidos de la Tabla A5 del Ejemplo 1 , con preferencia como se presenta en la SEQ ID NO: 193.
De forma alternativa o adicional, un "polipéptido BIHD2" como se definió en la presente se refiere a cualquier polipéptido que tiene, en orden creciente, de preferencia al menos 50%, 51 %, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71 %, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81 %, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91 %, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, o 99% o más de identidad de secuencia de los aminoácidos con cualquiera de las secuencias de polipéptidos indicadas en la Tabla A5 del Ejemplo 1 en la presente.
Los términos "dominio" "distintivo" y "motivo" se definen en la sección de "definiciones" en la presente. Existen bases de datos especiales para la identificación de dominios, por ejemplo, SMART (Schultz et al. (1998) Proc. Nati. Acad. Sci. USA 95, 5857-5864; Letunic et al. (2002) Nucleic Acids Res 30, 242-244), InterPro (Mulder et al., (2003) Nucí. Acids. Res. 31 , 315-318), Prosite (Bucher y Bairoch (1994), A generalized profile syntax for biomolecular sequences motifs and its function in automatic sequence interpretation. (In) ISMB-94; Proceedings 2nd International Conference on Intelligent Systems for Molecular Biology. Altman R., Brutlag D., Karp P., Lathrop R., Searls D., Eds., pp. 53-61 , AAAI Press, Menlo Park; Hulo et al., Nucí. Acids. Res. 32.D134-D137, (2004)), o Pfam (Bateman et al., Nucleic Acids Research 30(1 ): 276-280 (2002)). Hay un conjunto de herramientas para el análisis in silico de secuencias proteicas disponible en el servidor de proteómica ExPASy (Swiss Institute of Bioinformatics (Gasteiger et al., ExPASy: el servidor de proteómica para un conocimiento y análisis profundo de las proteínas, Nucleic Acids Res. 31 :3784-3788(2003)). Los dominios o motivos también se pueden identificar usando técnicas de rutina, tal como por alineamiento de secuencias.
Con respecto a las secuencias BIHD2, el análisis de la secuencia de polipéptidos de
la SEQ ID NO: 193 se presenta acontinuación en el Ejemplo 4 en la presente. Por ejemplo, un polipéptido BIHD2 como se representa en la SEQ ID NO: 193 comprende un dominio homeobox con un acceso a InterPro IPR0001356, y un dominio POX con número de acceso a InterPro IPR0006563, entre otros. Los dominios también se pueden identificar usando técnicas de rutina, tal como por alineamiento de secuencias. En la Figura 14 se muestra un alineamiento de los polipéptidos de la Tabla A5. Dichos alineamientos son útiles para identificar los dominios más conservados entre los polipéptidos BIHD2, tales como la caja GPFTGY, la caja SNWFINARV, la caja RGLP, y la caja HFLHPYP, denominados así residuos de aminoácidos conservados que los comprenden.
Los métodos para el alineamiento de secuencias para su comparación son bien conocidos en el arte, dichos métodos incluyen GAP, BESTFIT, BLAST, FASTA y TFASTA. GAP emplea el algoritmo de Needleman y Wunsch ((1970) J Mol Biol 48: 443-453) para hallar el alineamiento global (es decir, que abarca las secuencias completas) de dos secuencias que maximiza la cantidad de coincidencias y minimiza la cantidad de faltas de coincidencia o huecos. El algoritmo BLAST (Altschul et al. (1990) J Mol Biol 215: 403-10) calcula el porcentaje de identidad de secuencia y efectúa un análisis estadístico de la similitud entre las dos secuencias. El software para llevar a cabo un análisis BLAST se encuentra disponible al público en el National Center for Biotechnology Information (NCBI). Los homólogos se pueden identificar fácilmente usando, por ejemplo, el algoritmo de alineamiento de múltiples secuencias ClustalW (versión 1.83), con los parámetros predeterminados de alineamiento apareado y un método de calificación expresado como un porcentaje. Los porcentajes globales de similitud e identidad también se pueden determinar usando uno de los métodos disponibles en el paquete de software MatGAT (Campanella et al., BMC Bioinformatics. 2003 Jul 10;4:29. MatGAT: an application that generates similarity/identity matrices using protein or DNA sequences). Se puede efectuar una edición manual menor para optimizar el alineamiento entre motivos conservados, como resultará evidente para un experto en el arte. Aún más, en vez de usar secuencias de longitud total para la identificación de homólogos, también se pueden usar dominios específicos. Los valores de identidad de secuencia se pueden determinar sobre toda la secuencia de ácidos nucleicos o de aminoácidos completa o sobre dominios o motivos conservados seleccionados, usando los programas mencionados previamente con los parámetros predeterminados. Para los alineamientos locales, el algoritmo de Smith-
Waterman es particularmente útil (Smith TF, Waterman MS (1981 ) J. Mol. Biol 147(1); 195-7).
Con respecto a las secuencias BIHD1 , el Ejemplo 3 en la presente describe en la Tabla B2 el porcentaje de identidad entre el polipéptido BIHD1 como se representa en la SEQ ID NO: 67 y los polipéptidos BIHD1 enumerados en la Tabla A2. El porcentaje de identidad de secuencia de los aminoácidos entre el polipéptido BIHD1 como se representa en la SEQ ID NO: 67 y los polipéptidos BIHD1 enumerados en la Tabla A2 es de al menos 35%. Es conocido que el resultad de la identidad de secuencia de los aminoácidos del dominio homeobox de los factores de transcripción del homeodominio es baja.
La tarea de predicción de la localización subcelular de la proteína es importante y está bien estudiada. El conocimiento de la localización de una proteína ayuda a elucidar su función. Los métodos experimentales para determinar la localización de una proteína varían en un rango desde inmunolocalización hasta marcación de las proteínas usando la proteína fluorescente verde (GFP) o beta-glucuronidasa (GUS). Tales métodos son suficientemente precisos aunque engorrosos en comparación con los métodos computados. Recientemente se han logrado grandes avances en la predicción computada de localización de proteínas a partir de los datos de secuencia. Los algoritmos bien conocidos por un experto en el arte se encuentran disponibles entre las herramientas ExPASy Proteomics residente en el Swiss Institute for Bioinformatics, por ejemplo, PSort, TargetP, ChloroP, LocTree, Predotar, LipoP, MITOPROT, PATS, PTS1 , SignalP, TMHMM y otros.
Con respecto a las secuencais BIHD2, la predicción de la localización subcelular y topología de un polipéptido BIHD1 como se representa en la SEQ ID NO: 67 se describe en los Ejemplos 5 y 6 de la presente solicitud.
Con respecto a las secuencias BIHD2, la predicción de la localización subcelular y topología de un polipéptido BIHD2 como se representa en la SEQ ID NO: 193 se describe en los Ejemplos 5 y 6 de la presente solicitud.
Además, los polipéptidos ODC (al menos en su forma nativa) típicamente tienen actividad de Ornitina Descarboxilasa. Las herramientas y técnicas para medir la actividad de Ornitina Descarboxilasa son bien conocidas en el arte. En el Ejemplo 8 se proveen detalles adicionales.
Además, los polipéptidos ODC, cuando se expresan en el arroz de acuerdo con los métodos de la presente invención tal como se indican en los Ejemplos 9 y 10, dan plantas
que tienen rasgos incrementados relacionados con el rendimiento, en particular en uno o más de mayor biomasa, mayor vigor temprano, mayor peso total de semilla, mayor cantidad de semillas por planta y mayor cantidad de semillas llenas.
Además, los polipéptidos MYB30 típicamente tienen actividad de unión a ADN y un dominio de activación. Un experto en el arte fácilmente puede determinar la presencia de un dominio de activación y una actividad de unión a ADN usando procedimientos y técnicas de rutina por ejemplo tal como el que se describió en Xue GP. Plant J. 2005. 41 (4):638-49) y las referencias citadas en la misma. Las proteínas que interactúan con los polipéptidos MYB30 (por ejemplo en complejos de transcripción) fácilmente se puede identificar usando técnicas estándar para un experto en el arte, tal como la interacción de dos híbridos. Se postula que las proteínas MYB30 interactúan con los factores de transcripción BHLH (Zimmerman et al., Plant Journal 40, 22-34, 2004).
Además, Los polipéptidos MYB30, cuando se expresan en el arroz de acuerdo con los métodos de la presente invención tal como se indican en los Ejemplos 9 y 10, dan plantas que tienen rasgos incrementados relacionados con el rendimiento, en particular mayor biomasa y/o mayor vigor de emergencia.
Además, los polipéptidos THOM exhiben la actividad biológica general de los factores de transcripción (al menos en su forma nativa) y típicamente tienen actividad de unión a ADN. Las herramientas y técnicas para medir la actividad de unión a ADN son bien conocidas en el arte. Se estudio en Sessa et al., (J. Mol. Biol. 274, 303-309, 1997) las propiedades de unión a ADN de los dominios ATHB-1 y ATHB-2 (= HAT4) HD-Zip (HD-Zip-1 y -2) y se encontró que interactúan con ADN como homodímeros y reconoce dos secuencias seudopalindromicas distintas 9 bp, CAAT(A T)ATTG (BS-1) y CAAT(G/C)ATTG (BS-2), respectivamente. A partir de un análisis mutacional del dominio de HD-Zip-2, se determinó que los residuos de aminoácidos conservados de hélice 3, Val47 y Asn51 , y Arg55 son esenciales para la actividad de unión a ADN del dominio de HD-Zip-2. También informan que el reconocimiento preferencial de un par base G/C en la posición central se elimina mediante el dominio de HD-Zip-2 ya sea por el reemplazo de Arg55 con lisina o bien por la sustitución de Glu46 y Thr56 con los correspondientes residuos del dominio de HD-Zip-1 (alanina y triptófano, respectivamente). En el Ejemplo 8 se proveen detalles adicionales.
Además, los polipéptidos THOM, cuando se expresan en el arroz de acuerdo con los métodos de la presente invención tal como se indican en los Ejemplos 9, 10 y 11 , dan
plantas que tienen rasgos incrementados relacionados con el rendimiento, en particular mayor rendimiento de semilla.
Con respecto a las secuencias de Ornitina Descarboxilasa, la presente invención se ilustra con la transformación de plantas con la secuencia de ácidos nucleicos representada por la SEQ ID N°: 1 , que codifica la secuencia de polipéptidos de la SEQ ID N°: 2. Sin embargo, el rendimiento de la invención no está restringido a estas secuencias; los métodos de la invención se pueden llevar a cabo ventajosamente usando cualquier ácido nucleico que codifica ODC o usando un polipéptido ODC como se definió en la presente.
Con respecto a las secuencias de Ornitina Descarboxilasa, los ejemplos de ácidos nucleicos que codifican a los polipéptidos ODC se indican en la Tabla A1 del Ejemplo 1 en la presente. Dichos ácidos nucleicos son de utilidad para llevar a cabo los métodos de la invención. Las secuencias de aminoácidos indicadas en la Tabla A1 del Ejemplo 1 son ejemplos de secuencias de ortólogos y parálogos del polipéptido ODC representado por la SEQ ID N°: 2, los términos "ortólogos" y "parálogos" están definidos en la presente. Se pueden identificar fácilmente otros ortólogos y parálogos realizando la denominada búsqueda blast recíproca. Típicamente, esto comprende una primera BLAST que comprende una búsqueda BLAST con una secuencia de consulta (por ejemplo usando cualquiera de las secuencias enumeradas en la Tabla A1 del Ejemplo 1 ) contra cualquier base de datos de secuencias, tal como la base de datos NCBI disponible al público. En general se usa BLASTN o TBLASTX (usando los valores predeterminados estándar) cuando se comienza a partir de una secuencia de nucleótidos y BLASTP o TBLASTN (usando los valores predeterminados estándar) cuando se comienza a partir de una secuencia de proteínas. Los resultados del BLAST se pueden filtrar opcionalmente. Las secuencias de longitud total de resultados filtrados o no filtrados se vuelven a aplicar en una BLAST (segunda BLAST) contra secuencias del organismo del cual deriva la secuencia de consulta (cuando la secuencia de consulta es la SEQ ID N°: 1 o la SEQ ID N°: 2, la segunda BLAST sería entonces contra secuencias de Nicotiana tabacum). Luego se comparan los resultados de la primera y segunda búsqueda BLAST. Se identifica un parálogo si luego de un acierto de alto rango de la primera búsqueda blast es de la misma especie que la especie de la cual deriva la secuencia de consulta, una nueva BLAST resulta idealmente en la secuencia de consulta entre los aciertos más altos; se identifica un ortólogo si luego de un acierto de alto rango en la primera BLAST no es de la misma
especie que la especie de la cual deriva la secuencia de consulta, y con preferencia resulta luego de una nueva BLAST que la secuencia de consulta se encuentra entre los aciertos más altos.
Con respecto a las secuencias BIHD1 , la presente invención se ilustra mediante la transformación de plantas con la secuencia de ácidos nucleicos representada por la SEQ ID N°: 66, que codifica la secuencia de polipéptidos BIHD1 de la SEQ ID N°: 67. Sin embargo, el rendimiento de la invención no está restringido a estas secuencias; los métodos de la invención se pueden llevar a cabo ventajosamente usando cualquier secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD1 como se definió en la presente.
Con respecto a las secuencias BIHD1 , los ejemplos de las secuencias de ácidos nucleicos que codifican polipéptidos BIHD1 se indican en la Tabla A2 del Ejemplo 1 en la presente. Dichas secuencias de ácidos nucleicos son útiles para llevar a cabo los métodos de la invención. Las secuencias de polipéptidos indicadas en la Tabla A2 del Ejemplo 1 son ejemplos de secuencias de ortólogos y parálogos del polipéptido BIHD1 representado por la SEQ ID NO. 67, donde los términos "ortólogos" y "parálogos" están definidos en la presente. Se pueden identificar fácilmente otros ortólogos y parálogos realizando la denominada búsqueda blast recíproca. Típicamente, esto comprende una primera BLAST que comprende una búsqueda BLAST con una secuencia de consulta (por ejemplo usando cualquiera de las secuencias enumeradas en la Tabla A2 del Ejemplo 1 ) contra cualquier base de datos de secuencias, tal como la base de datos NCBI disponible al público. En general se usa BLASTN o TBLASTX (usando los valores predeterminados estándar) cuando se comienza a partir de una secuencia de nucleótidos y BLASTP o TBLASTN (usando los valores predeterminados estándar) cuando se comienza a partir de una secuencia de proteínas. Los resultados del BLAST se pueden filtrar opcionalmente. Las secuencias de longitud total de resultados filtrados o no filtrados se vuelven a aplicar en una BLAST (segunda BLAST) contra secuencias del organismo del cual deriva la secuencia de consulta (cuando la secuencia de consulta es la SEQ ID N°: 66 o la SEQ ID N°: 67, la segunda BLAST sería entonces contra secuencias de Oryza sative). Luego se comparan los resultados de la primera y segunda búsqueda BLAST. Se identifica un parálogo si luego de un acierto de alto rango de la primera búsqueda blast es de la misma especie que la especie de la cual deriva la secuencia de consulta, una nueva BLAST resulta idealmente en la secuencia de consulta entre los aciertos más altos; se
identifica un ortólogo si luego de un acierto de alto rango en la primera BLAST no es de la misma especie que la especie de la cual deriva la secuencia de consulta, y con preferencia resulta luego de una nueva BLAST que la secuencia de consulta se encuentra entre los aciertos más altos.
Con respecto a las secuencias MYB30, la presente invención se ilustra mediante la transformación de plantas con la secuencia de ácidos nucleicos representada por la SEQ ID N°: 88, que codifica la secuencia del polipéptidos de la SEQ ID N°: 89. Sin embargo, el rendimiento de la invención no está restringido a estas secuencias; los métodos de la invención se pueden llevar a cabo ventajosamente usando cualquier ácido nucleico que codifica MYB30 o polipéptido MYB30 como se definió en la presente.
Con respecto a las secuencias MYB30, los ejemplos de ácidos nucleicos que codifican los polipéptidos MYB30 se indican en la Tabla A3 del Ejemplo 1 en la presente. Dichos ácidos nucleicos son útiles para llevar a cabo los métodos de la invención. Las secuencias de aminoácidos indicadas en la Tabla A3 del Ejemplo 1 son ejemplos de secuencias de ortólogos y parálogos del polipéptido MYB30 representado por la SEQ ID NO: 89, donde los términos "ortólogos" y "parálogos" están definidos en la presente. Se pueden identificar fácilmente otros ortólogos y parálogos realizando la denominada búsqueda blast recíproca. Típicamente, esto comprende una primera BLAST que comprende una búsqueda BLAST con una secuencia de consulta (por ejemplo usando cualquiera de las secuencias enumeradas en la Tabla A3 del Ejemplo 1 ) contra cualquier base de datos de secuencias, tal como la base de datos NCBI disponible al público. En general se usa BLASTN o TBLASTX (usando los valores predeterminados estándar) cuando se comienza a partir de una secuencia de nucleótidos y BLASTP o TBLASTN (usando los valores predeterminados estándar) cuando se comienza a partir de una secuencia de proteínas. Los resultados del BLAST se pueden filtrar opcionalmente. Las secuencias de longitud total de resultados filtrados o no filtrados se vuelven a aplicar en una BLAST (segunda BLAST) contra secuencias del organismo del cual deriva la secuencia de consulta (cuando la secuencia de consulta es la SEQ ID N°: 88 o la SEQ ID N°: 89, la segunda BLAST sería entonces contra secuencias de Arabidopsis thhaliana). Luego se comparan los resultados de la primera y segunda búsquedas con BLAST. Se identifica un parálogo si luego de un acierto de alto rango de la primera búsqueda blast es de la misma especie que la especie de la cual deriva la secuencia de consulta, luego una nueva BLAST resulta idealmente en la secuencia de consulta entre los aciertos más altos;
se identifica un ortólogo si luego de un acierto de alto rango en la primera BLAST no es de la misma especie que la especie de la cual deriva la secuencia de consulta, y preferiblemente resulta luego de una nueva BLAST que la secuencia de consulta se encuentra entre los aciertos más altos.
Con respecto a las secuencias THOM, la presente invención se ilustra mediante la transformación de plantas con la secuencia de ácido nucleico representada por la SEQ ID N°: 122, que codifica la secuencia de polipéptidos de la SEQ ID N°: 123. Sin embargo, el rendimiento de la invención no está restringido a estas secuencias; los métodos de la invención se pueden llevar a cabo ventajosamente usando cualquier ácido nucleico que codifica THOM o polipéptido THOM como se definió en la presente.
Los ejemplos de los ácidos nucleicos que codifican los polipéptidos THOM se indican en la Tabla A4 del Ejemplo 1 en la presente. Dichos ácidos nucleicos son útiles para llevar a cabo los métodos de la invención. Las secuencias de aminoácidos que se indican en la Tabla A4 de la sección Ejemplos son ejemplos de secuencias de ortólogos y parálogos del polipéptido THOM representado por la SEQ ID N°: 123, donde los términos "ortólogos" y "parálogos" están definidos en la presente. Se pueden identificar fácilmente otros ortólogos y parálogos realizando la denominada búsqueda blast recíproca. Típicamente, esto comprende una primera BLAST que comprende una búsqueda BLAST con una secuencia de consulta (por ejemplo usando cualquiera de las secuencias enumeradas en la Tabla A4 de la sección Ejemplos) contra cualquier base de datos de secuencias, tal como la base de datos NCBI disponible al público. En general se usa BLASTN o TBLASTX (usando los valores predeterminados estándar) cuando se comienza a partir de una secuencia de nucleótidos y BLASTP o TBLASTN (usando los valores predeterminados estándar) cuando se comienza a partir de una secuencia de proteínas. Los resultados del BLAST se pueden filtrar opcionalmente. Las secuencias de longitud total de resultados filtrados o no filtrados luego se vuelven a aplicar en una BLAST (segunda BLAST) contra secuencias del organismo del cual deriva la secuencia de consulta (cuando la secuencia de consulta es la SEQ ID N°: 122 o la SEQ ID N°: 123, la segunda BLAST sería entonces contra secuencias de Solanum Lycopersicum). Luego se comparan los resultados de la primera y segunda búsquedas con BLAST. Se identifica un parálogo si luego de un acierto de alto rango de la primera búsqueda blast es de la misma especie que la especie de la cual deriva la secuencia de consulta, una nueva BLAST resulta idealmente en la secuencia de consulta entre los aciertos más altos; se identifica
un ortólogo si luego de un acierto de alto rango en ia primera BLAST no es de la misma especie que la especie de la cual deriva la secuencia de consulta, y con preferencia resulta luego de una nueva BLAST que la secuencia de consulta se encuentra entre los aciertos más altos.
Con respecto a las secuencias BIHD2, la presente invención se ilustra mediante la transformación de plantas con la secuencia de ácidos nucleicos representada por la SEQ ID NO: 192, que codifica la secuencia de polipéptidos BIHD2 de la SEQ ID NO: 193. Sin embargo, el rendimiento de la invención no está restringido a estas secuencias; los métodos de la invención se pueden llevar a cabo ventajosamente usando cualquier secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD2 como se definió en la presente.
Los ejemplos de secuencias de ácidos nucleicos que codifican polipéptidos BIHD2 se indican en la Tabla A5 del Ejemplo 1 en la presente. Dichas secuencias de ácidos nucleicos son útiles para llevar a cabo los métodos de la invención. Las secuencias de polipéptidos indicadas en la Tabla A5 del Ejemplo 1 son ejemplos de secuencias de ortólogos y parálogos del polipéptido BIHD2 representado en la SEQ ID NO: 193, donde los términos "ortólogos" y "parálogos" están definidos en la presente. Se pueden identificar fácilmente otros ortólogos y parálogos realizando la denominada búsqueda blast recíproca. Típicamente, esto comprende una primera BLAST que comprende una búsqueda BLAST con una secuencia de consulta (por ejemplo usando cualquiera de las secuencias enumeradas en la Tabla A5 del Ejemplo 1 ) contra cualquier base de datos de secuencias, tal como la base de datos NCBI disponible al público. En general se usa BLASTN o TBLASTX (usando los valores predeterminados estándar) cuando se comienza a partir de una secuencia de nucleótidos y BLASTP o TBLASTN (usando los valores predeterminados estándar) cuando se comienza a partir de una secuencia de proteínas. Los resultados del BLAST se pueden filtrar opcionalmente. Las secuencias de longitud total de resultados filtrados o no filtrados luego se vuelven a aplicar en una BLAST (segunda BLAST) contra secuencias del organismo del cual deriva la secuencia de consulta (cuando la secuencia de consulta es la SEQ ID N°: 192 o la SEQ ID N°: 193, la segunda BLAST sería entonces contra secuencias de Medicago sativa). Luego se comparan los resultados de la primera y segunda búsquedas con BLAST. Se identifica un parálogo si luego de un acierto de alto rango de la primera búsqueda blast es de la misma especie que la especie de la cual deriva la secuencia de consulta, luego una nueva
BLAST resulta idealmente en la secuencia de consulta entre los aciertos más altos; se identifica un ortólogo si luego de un acierto de alto rango en la primera BLAST no es de la misma especie que la especie de la cual deriva la secuencia de consulta, y con preferencia resulta luego de una nueva BLAST que la secuencia de consulta se encuentra entre los aciertos más altos.
Los aciertos de alto rango son aquellos que presentan un valor E bajo. Cuanto menor es el valor E, más significativo es el puntaje (o en otras palabras, menor es la probabilidad que el acierto se encontró al azar). La manera de calcular el valor E es bien conocida en el arte. Además de los valores E, las comparaciones también se califican por su porcentaje de identidad. El porcentaje de identidad se refiere al número de nucleótidos idénticos (o aminoácidos) entre las dos secuencias de ácidos nucleicos (o polipéptidos) comparadas sobre una longitud particular. En el caso de familias grandes, se puede usar ClustalW, seguido por un árbol de unión al vecino más próximo, para ayudar a visualizar la agrupación de genes relacionados y para identificar ortólogos y parálogos.
Las variantes de ácidos nucleicos también pueden ser útiles en la práctica de los métodos de la invención. Los ejemplos de dichas variantes incluyen secuencias de ácidos nucleicos que codifican homólogos y derivados de cualquiera de las secuencias de polipéptidos indicadas en la Tabla A1 - A5 del Ejemplo 1 , donde los términos "homólogo" y "derivado" son como se definió en la presente. También son útiles en los métodos de la invención las secuencias de ácidos nucleicos que codifican homólogos y derivados de ortólogos o parálogos de cualquiera de las secuencias de polipéptidos indicadas en la Tabla A1 - A5 del Ejemplo 1 . Los homólogos y derivados útiles en los métodos de la presente invención tienen sustancialmente la misma actividad biológica y funcional que la proteína no modificada de la cual derivan.
Otras vanantes de ácidos nucleicos útiles en la práctica de los métodos de la invención incluyen porciones de secuencias de ácidos nucleicos que codifican polipéptidos ODC, o polipéptidos BIHD1 , o polipéptidos MYB30, o polipéptidos THOM, o polipéptidos BIHD2, ácidos nucleicos que se hibridizan con los ácidos nucleicos que codifican polipéptidos ODC, o polipéptidos BIHD1 , o polipéptidos MYB30, o polipéptidos THOM, o polipéptidos BIHD2, variantes de empalme de ácidos nucleicos que codifican polipéptidos ODC, o polipéptidos BIHD1 , o polipéptidos MYB30, o polipéptidos THOM, o polipéptidos BIHD2, variantes alélicas de ácidos nucleicos que codifican polipéptidos ODC y variantes de ácidos nucleicos que codifican polipéptidos ODC, o polipéptidos BIHD1 , o
polipéptidos MYB30, o polipéptidos THOM, o polipéptidos BIHD2, obtenidos por transposición génica. Los términos: secuencia hibridizante, variante de empalme, variante alélica y transposición génica son como se describen en la presente.
No es necesario que los ácidos nucleicos que codifican polipéptidos ODC, o polipéptidos BIHD1 , o polipéptidos MYB30, o polipéptidos THOM, o polipéptidos BIHD2 sean ácido nucleicos de longitud total, dado que el rendimiento de los métodos de la invención no se basa en el uso de secuencias de ácidos nucleicos de longitud total. De acuerdo con la presente invención, se provee un método para mejorar los rasgos relacionados con el rendimiento en las plantas, que comprende introducir y expresar en una planta una porción de cualquiera de las secuencias de ácidos nucleicos indicadas en la Tabla A1 - A5 del Ejemplo 1 , o una porción de un ácido nucleico que codifica un ortólogo, parálogo u homólogo de cualquiera de las secuencias de aminoácidos indicadas en la Tabla A1 - A5 del Ejemplo 1.
Se puede preparar una porción de una secuencia de ácidos nucleicos, por ejemplo, realizando una o más supresiones en la secuencia de ácidos nucleicos. Las porciones se pueden usar en una forma aislada o se pueden fusionar a otras secuencias codificantes (o no codificantes) con el fin de producir, por ejemplo, una proteína que combina diversas actividades. Cuando se fusionan con otras secuencias codificantes, el polipéptido resultante producido luego de la traducción puede ser mayor que el previsto para la porción de proteína.
Con respecto a los polipéptidos ODC, las porciones útiles en los métodos de la invención codifican un polipéptido ODC como se definió en la presente, y tienen sustancialmente la misma actividad biológica que las secuencias de aminoácidos indicadas en la Tabla A1 del Ejemplo 1 . Con preferencia, la porción es una porción de cualquiera de los ácidos nucleicos indicados en la Tabla A1 del Ejemplo 1 , o es una porción de un ácido nucleico que codifica un ortólogo o parálogo de cualquiera de las secuencias de aminoácidos indicadas en la Tabla A1 del Ejemplo 1. Con preferecia la porción es de al menos 200, 300, 400, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 1500 nucleótidos consecutivos de longitud, siendo los nucleótidos consecutivos de cualquiera de las secuencias de ácidos nucleicos indicadas en la Tabla A1 del Ejemplo 1 , o de un ácido nucleico que codifica un ortólogo o parálogo de cualquiera de las secuencias de aminoácidos indicadas en la Tabla A1 del Ejemplo 1. Con máxima preferencia la porción es una porción de ácido nucleico de la SEQ ID N°: 1. Con
preferencia, la porción codifica un fragmento de una secuencia de aminoácidos que, cuando se usa en la construcción de un árbol filogenético, tal como el que se representa en la Figura 2, se agrupa con preferencia con el grupo de polipéptidos ODC, con máxima preferencia con el grupo que comprende la secuencia de aminoácidos representada por la SEQ ID N°: 2, en vez de cualquier otro grupo.
Con respecto a los polipéptidos BIHD1 , las porciones útiles en los métodos de la invención, codifican un polipéptido BIHD1 como se definió en la presente, y tienen sustancialmente la misma actividad biológica que las secuencias de polipéptidos indicadas en la Tabla A2 del Ejemplo 1. Con preferencia, la porción es una porción de cualquiera de las secuencias de ácidos nucleicos indicadas en la Tabla A2 del Ejemplo 1 , o es una porción de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un ortólogo o parálogo de cualquiera de las secuencias de polipéptidos indicadas en la Tabla A2 del Ejemplo 1. Con preferencia la porción es, en orden creciente de preferencia al menos 1300, 1350, 1400, 1450, 1500, 1550, 1600, 1650, 1700, 1750, 1800, 1850, 1900, 1925, o más nucleótidos consecutivos de longitud, siendo los nucleótidos consecutivos de cualquiera de las secuencias de ácidos nucleicos indicadas en la Tabla A2 del Ejemplo 1 , o de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un ortólogo o parálogo de cualquiera de las secuencias de polipéptidos indicadas en la Tabla A2 del Ejemplo 1. Con preferencia, la porción es una porción de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica una secuencia de polipéptidos que tiene, en orden creciente, de preferencia al menos 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia de los aminoácidos con un polipéptido BIHD1 como se representa en la SEQ ID NO: 67. Con mayor preferencia, la porción es una porción de la secuencia de ácidos nucleicos como se representa en la SEQ ID NO: 66.
Con respecto a los polipéptidos MYB30, las porciones útiles en los métodos de la invención, codifican un polipéptido MYB30 como se definió en la presente, y tienen sustancialmente la misma actividad biológica que las secuencias de aminoácidos indicadas en la Tabla A3 del Ejemplo 1 . Con preferencia, la porción es una porción de cualquiera de los ácidos nucleicos indicados en la Tabla A3 del Ejemplo 1 , o es una porción de un ácido nucleico que codifica un ortólogo o parálogo de cualquiera de las secuencias de aminoácidos indicadas en la Tabla A3 del Ejemplo 1. Con preferencia la porción es de al menos 400, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000 nucleótidos consecutivos de longitud, siendo los nucleótidos consecutivos de cualquiera
de las secuencias de ácidos nucleicos indicadas en la Tabla A3 del Ejemplo 1 , o de un ácido nucleico que codifica un ortólogo o parálogo de cualquiera de las secuencias de aminoácidos indicadas en la Tabla A3 del Ejemplo 1. Con máxima preferencia la porción es una porción del ácido nucleico de la SEQ ID NO: 88.
Con respecto a los polipéptidos MYB30, con preferencia, la porción codifica un fragmento de una secuencia de aminoácidos que, cuando se usa en la construcción de un árbol filogenético, tal como el representado en la Stracke et al. 2001 , se agrupa dentro del ciado definido por los polipéptidos AtMYB60, AtMYB30, AtMYB31 , AtMYB96, AtMYB94 que comprende la secuencia de aminoácidos representada por SEQ ID NO: 91 en vez de cualquier otro grupo.
Con respecto a los polipéptidos THOM, las porciones útiles en los métodos de la invención, codifican un polipéptido THOM como se definió en la presente, y tienen sustancialmente la misma actividad biológica que las secuencias de aminoácidos indicadas en la Tabla A4 del Ejemplo 1. Con preferencia, la porción es una porción de cualquiera de los ácidos nucleicos indicados en la Tabla A4 del Ejemplo 1 , o es una porción de un ácido nucleico que codifica un ortólogo o parálogo de cualquiera de las secuencias de aminoácidos indicadas en la Tabla A4 del Ejemplo 1. Con preferencia la porción es de al menos 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 1050, 1100, 1 150, 1200 nucleótidos consecutivos de longitud, siendo los nucleótidos consecutivos de cualquiera de las secuencias de ácidos nucleicos indicadas en la Tabla A4 del Ejemplo 1 , o de un ácido nucleico que codifica un ortólogo o parálogo de cualquiera de las secuencias de aminoácidos indicadas en la Tabla A4 del Ejemplo 1. Con máxima preferencia la porción es una porción del ácido nucleico de la SEQ ID NO: 122. Con preferencia, la porción codifica un fragmento de una secuencia de aminoácidos que cuando se usa en la construcción de un árbol filogenético, tal como el representado en la Figura 3 de Sakakibara et al. (2001), se agrupa dentro del grupo de los factores de transcripción de HD-Zip clase II que comprende THOM1 y la secuencia de aminoácidos representada por SEQ ID NO: 123 en vez de cualquier otro grupo.
Las porciones útiles en los métodos de la invención, codifican un polipéptido BIHD2 como se definió en la presente, y tienen sustancialmente la misma actividad biológica que las secuencias de polipéptidos indicadas en la Tabla A5 del Ejemplo 1. Con preferencia, la porción es una porción de cualquiera de las secuencias de ácidos nucleicos indicadas en la Tabla A5 del Ejemplo 1 , o es una porción de una secuencia de ácidos nucleicos que
codifica un ortólogo o parálogo de cualquiera de las secuencias de polipéptidos indicadas en la Tabla A5 del Ejemplo 1 . Con preferencia la porción es, en orden creciente de preferencia al menos 20, 50, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1 100, 1200, 1300, 1350, 1400, 1450, 1500, 1550, 1600, 1650, 1700, 1750, 1800, 1850, 1900, 1925, o más de nucleótidos consecutivos de longitud, siendo los nucleótidos consecutivos de cualquiera de las secuencias de ácidos nucleicos indicadas en la Tabla A5 del Ejemplo 1 , o de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un ortólogo o parálogo de cualquiera de las secuencias de polipéptidos indicadas en la Tabla A5 del Ejemplo 1. Con preferencia, la porción es una porción de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica una secuencia de polipéptidos que tiene, en orden creciente, de preferencia al menos 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia de los aminoácidos con un polipéptido BIHD2 como se representa en la SEQ ID NO: 193. Con mayor preferencia, la porción es una porción de la secuencia de ácidos nucleicos como se representa en la SEQ ID NO: 192.
Otra variante de la secuencia de ácidos nucleicos útil en los métodos de la invención es una secuencia de ácidos nucleicos capaz de hibridizarse, en condiciones de severidad reducida, con preferencia en condiciones severas, con una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido ODC, o un polipéptido BIHD1 , o un polipéptido MYB30, o un polipéptido THOM, o un polipéptido BIHD2 como se definió en la presente, o con una porción como se definió en la presente.
De acuerdo con la presente invención, se provee un método para incrementar los rasgos relacionados con el rendimiento en las plantas, que comprende introducir y expresar en una planta una secuencia de ácidos nucleicos capaz de hibridarse con cualquiera de las secuencias de ácidos nucleicos indicadas en la Tabla A1 - A5 del Ejemplo 1 , o que comprende introducir y expresar en una planta un secuencia de ácidos nucleicos capaz de hibridarse con una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un ortólogo, parálogo u homólogo de cualquira de las secuencias de ácidos nucleicos indicadas en la Tabla A1 - A5 del Ejemplo 1.
Con respecto a los polipéptidos ODC, las secuencias de hibridación útiles en los métodos de la invención codifican un polipéptido ODC como se definió en la presente, que tienen sustancialmente la misma actividad biológica que las secuencias de aminoácidos indicadas en la Tabla A1 del Ejemplo 1. Con preferencia, la secuencias de hibridación es capaz de hibridarse con cualquiera de las secuencias de ácidos nucleicos indicadas en la
Tabla A1 del Ejemplo 1 , o con una porción de cualquiera de estas secuencias, siendo una porción como se definió anteriormente, o la secuencia de hibridación es capaz de hibridarse con una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un ortólogo o parálogo de cualquiera de las secuencias de aminoácidos indicadas en la Tabla A1 del Ejemplo 1. Con máxima preferencia, la secuencia de hibridación es capaz de hibridarse con un ácido nucleico como se representa en la SEQ ID NO: 1 o con una porción de la misma. Con preferencia, la secuencia de hibridación codifica un polipéptido con una secuencia de aminoácidos que, cuando es de longitud total y se usa en la construcción de un árbol filogenético, tal como el representado en la Figura 2, se agrupa con preferencia con el grupo de polipéptidos ODC, con máxima preferencia con el grupo que comprende la secuencia de aminoácidos representada por SEQ ID NO: 2 en vez de cualquier otro grupo.
Con respecto a los polipéptidos BIHD1 , las secuencias de hibridación útiles en los métodos de la invención codifican un polipéptido BIHD1 como se definió en la presente, y tienen sustancialmente la misma actividad biológica que las secuencias de polipéptidos indicadas en la Tabla A2 del Ejemplo 1. Con preferencia, la secuencia de hibridación es capaz de hibridarse con cualqueira de las secuencias de ácidos nucleicos indicadas en la Tabla A2 del Ejemplo 1 , o con una porción de cualquiera de estas secuencias, siendo una porción como se definió anteriormente, o en donde la secuencia de hibridación es capaz de hibridarse con una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un ortólogo o parálogo de cualquiera de las secuencias de polipéptidos indicadas en la Tabla A2 del Ejemplo 1. Con preferencia, la secuencia de hibridación es capaz de hibridarse con una secuencia de ácidos nucleicos que codifica una secuencia de polipéptidos que tienen en orden creciente de preferencia al menos 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia de los aminoácidos con un polipéptido BIHD1 como se representa en la SEQ ID NO: 67. Con máxima preferencia, la secuencia de hibridación es capaz de hibridarse con una secuencia de ácidos nucleicos como se representa en la SEQ ID NO: 66 o con una porción de la misma.
Con respecto a los polipéptidos MYB30, las secuencias de hibridación útiles en los métodos de la invención codifican un polipéptido MYB30 como se definió en la presente, que tienen sustancialmente la misma actividad biológica que las secuencias de aminoácidos indicadas en la Tabla A3 del Ejemplo 1. Con preferencia, la secuencia de hibridación es capaz de hibridarse con el complemento de cualquiera de los ácidos
nucleicos indicados en la Tabla A3 del Ejemplo 1 , o con una porción de cualquiera de estas secuencias, siendo una porción como se definió anteriormente, o la secuencias de hibridación es capaz de hibridarse con el complemento de un ácido nucleico que codifica un ortólogo o parálogo de cualquiera de las secuencias de aminoácidos indicadas en la Tabla A3 del Ejemplo 1. Con máxima preferencia, la secuencia de hibridación es capaz de hibridarse con el complemento de un ácido nucleico como se representa en la SEQ ID NO: 88 o con una porción de la misma.
Con respecto a los polipéptidos MYB30, con preferencia, la secuencia de hibridación codifca un polipéptido con una secuencia de aminoácidos que, cuando es de longitud total y se usa en la construcción de un árbol filogenético, tal como el representado en Stracke et al. 2001 , se agrupa dentro del ciado definido por los polipéptidos AtMYB60, At YB30, AtMYB31 , AtMYB96, AtMYB94 que comprende la secuencia de aminoácidos representada por SEQ ID NO: 91 en vez de cualquier otro grupo.
Con respecto a los polipéptidos THOM, las secuencias de hibridación útiles en los métodos de la invención codifican un polipéptido THOM como se definió en la presente, que tienen sustancialmente la misma actividad biológica que las secuencias de aminoácidos indicadas en la Tabla A4 del Ejemplo 1. Con preferencia, la secuencia de hibridación es capaz de hibridarse con el complemento de cualquiera de los ácidos nucleicos indicados en la Tabla A4 del Ejemplo 1 , o con una porción de cualquiera de estas secuencias, siendo una porción como se definió anteriormente, o la secuencia de hibridación es capaz de hibridarse con el complemento de un ácido nucleico que codifica un ortólogo o parálogo de cualquiera de las secuencias de aminoácidos indicadas en la Tabla A4 del Ejemplo 1. Con máxima preferencia, la secuencia de hibridación es capaz de hibridarse con el complemento de un ácido nucleico como se representa en la SEQ ID NO: 122 o con una porción de la misma.
Con respecto a los polipéptidos THOM, con preferencia, la secuencia de hibridación codifica un polipéptido con una secuencia de aminoácidos que cuando se usa en la construcción de un árbol filogenético, tal como el representado en la Figura 3 de Sakakibara et al. (2001 ), se agrupa dentro del grupo de los factores de transcripción de HD-Zip clase II que comprenden THOM1 y la secuencia de aminoácidos representada por SEQ ID NO: 123 en vez de cualquier otro grupo.
Con respecto a las secuencias BIHD2, las secuencias de hibridación útiles en los métodos de la invención codifican un polipéptido BIHD2 como se definió en la presente, y
tienen sustancialmente la misma actividad biológica que las secuencias de polipéptidos indicadas en la Tabla A5 del Ejemplo 1. Con preferencia, la secuencia de hibridación es capaz de hibridarse con cualquiera de las secuencias de ácidos nucleicos indicadas en la Tabla A5 del Ejemplo 1 , o con una porción de cualquiera de estas secuencias, siendo una porción como se definió anteriormente, o en donde la secuencia de hibridación es capaz de hibridarse con una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un ortólogo o parálogo de cualquiera de las secuencias de polipéptidos indicadas en la Tabla A5 del Ejemplo 1. Con preferencia, la secuencia de hibridación es capaz de hibridarse con una secuencia de ácidos nucleicos que codifica una secuencia de polipéptidos que tiene, en orden creciente, de preferencia al menos 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia de los aminoácidos con un polipéptido BIHD2 como se representa en la SEQ ID NO: 193. Con máxima preferencia, la secuencia de hibridación es capaz de hibridarse con una secuencia de ácidos nucleicos como se representa en la SEQ ID NO: 192 o con una porción de la misma.
Otra variante de la secuencia de ácidos nucleicos útil en los métodos de la invención es una variante de empalme que codifica un polipéptido ODC, o un polipéptido BIHD1 , o un polipéptido MYB30, o un polipéptido THO , o un polipéptido BIHD2 como se definió anteriormente en la presente, siendo una variante de empalme como se definió en la presente.
De acuerdo con la presente invención, se provee un método para mejorar y/o incrementar rasgos relacionados con el rendimiento en las plantas, que comprende introducir y expresar en una planta una variante de empalme de cualquiera de las secuencias de ácidos nucleicos indicadas en la Tabla A1 - A5 del Ejemplo 1 , o una variante de empalme de un ácido nucleico que codifica un ortólogo, parálogo u homólogo de cualquiera de las secuencias de aminoácidos indicadas en la Tabla A1 - A5 del Ejemplo 1.
Con respecto a los polipéptidos ODC, las variantes de empalme preferidas son variantes de empalme de un ácido nucleico representado por la SEQ ID NO: 1 , o una variante de empalme de un ácido nucleico que codifica un ortólogo o parálogo de la SEQ ID NO: 2. Con preferencia, la secuencia de aminoácidos codificada por la variante de empalme, cuando se usa en la construcción de un árbol filogenético, tal como el representado en la Figura 2, se agrupa con preferencia con el grupo de polipéptidos ODC, con máxima preferencia con el grupo que comprende la secuencia de aminoácidos
representada por la SEQ ID NO: 2 en vez de cualquier otro grupo.
Con respecto a los polipéptidos BIHD1 , las variantes de empalme preferidas son variantes de empalme de una secuencia de ácidos nucleicos representada por la SEQ ID NO: 66, o una variante de empalme de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un ortólogo o parálogo de la SEQ ID NO: 67. Con preferencia, la variante de empalme es una variante de empalme de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica una secuencia de polipéptidos que tiene, en orden creciente, de preferencia al menos 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia de los aminoácidos con un polipéptido BIHD1 como se representa en la SEQ ID NO: 67.
Con respecto a los polipéptidos MYB30, las variantes de empalme preferidas son variantes de empalme de un ácido nucleico representado por la SEQ ID NO: 88, o una variante de empalme de un ácido nucleico que codifica un ortólogo o parálogo de la SEQ ID NO: 89. Con preferencia, la secuencia de aminoácidos codificada por la variante de empalme, cuando se usa en la construcción de un árbol filogenético, tal como el representado en Stracke et al. 2001 , se agrupa dentro del ciado definido por los polipéptidos AtMYB60, AtMYB30, AtMYB31 , AtMYB96, AtMYB94 que comprende la secuencia de aminoácidos representada por SEQ ID NO: 91 en vez de cualquier otro grupo.
Con respecto a los polipéptidos THOM, las variantes de empalme preferidas son variantes de empalme de un ácido nucleico representado por la SEQ ID NO: 1 , o una variante de empalme de un ácido nucleico que codifica un ortólogo o parálogo de la SEQ ID NO: 2. Con preferencia, la secuencia de aminoácidos codificada por la variante de empalme, cuando se usa en la construcción de un árbol filogenético, tal como el representado en la Figura 3 de Sakakibara et al. (2001), se agrupa dentro del grupo de los factores de transcripción de HD-Zip clase II que comprenden THOM1 y la secuencia de aminoácidos representada por SEQ ID NO: 123 en vez de cualquier otro grupo.
Con respecto a las secuencias BIHD2, las variantes de empalme preferidas son variantes de empalme de una secuencia de ácidos nucleicos representada por la SEQ ID NO: 192, o una variante de empalme de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un ortólogo o parálogo de la SEQ ID NO: 193. Con preferencia, la variante de empalme es una variante de empalme de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica una secuencia de polipéptidos que tiene, en orden creciente, de preferencia al menos 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% o más de identidad de
secuencia de los aminoácidos con un polipéptido BIHD2 como se representa en la SEQ ID NO: 193.
Otra variante de la secuencia de ácidos nucleicos útil para llevar a cabo los métodos de la invención es una variante alélica de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido ODC, o un polipéptido BIHD1 , o un polipéptido MYB30, o un polipéptido THOM, o un polipéptido BIHD2 como se definió anteriormente en la presente, siendo una variante alélica como se definió en la presente.
De acuerdo con la presente invención, se provee un método para incrementar los rasgos relacionados con el rendimiento, que comprende introducir y expresar en una planta una variante alélica de cualquiera de las secuencias de ácidos nucleicos indicadas en la Tabla A1 - A5 del Ejemplo 1 , o que comprende introducir y expresar en una planta una variante alélica de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un ortólogo, parálogo u homólogo de cualquiera de las secuencias de polipéptidos indicadas en la Tabla A1 - A5 del Ejemplo 1.
Con respecto a los polipéptidos ODC, los polipéptidos codificados por las variantes alélicas útiles en los métodos de la presente invención tienen sustancialmente la misma actividad biológica que el polipéptido ODC de la SEQ ID NO: 2 y cualquiera de los aminoácidos representados en la Tabla A1 del Ejemplo 1. Las variantes alélicas existen en la naturaleza, y los métodos de la presente invención abarcan el uso de estos alelos naturales. Con preferencia, la variante alélica is una variante alélica of SEQ ID NO: 1 or una variante alélica de un ácido nucleico que codifica un ortólogo o parálogo of SEQ ID NO: 2. Con preferencia, la secuencia de aminoácidos codificada by la variante alélica, cuando se usa en la construcción de un árbol filogenético, tal como el representado en la Figura 2, clusters con preferencia con el grupo de polipéptidos ODC, con máxima preferencia con el grupo que comprende la secuencia de aminoácidos representada por SEQ ID NO: 2 en vez de cualquier otro grupo.
Con respecto a Los polipéptidos BIHD1 , la variante alélicas útiles en los métodos de la presente invención tienen sustancialmente la misma actividad biológica que el polipéptido BIHD1 de la SEQ ID NO: 67 y cualquiera de las secuencias de polipéptidos representadas en la Tabla A2 del Ejemplo 1. Las variantes alélicas existen en la naturaleza, y los métodos de la presente invención abarcan el uso de estos alelos naturales. Con preferencia, la variante alélica es una variante alélica de la SEQ ID NO: 66 o una variante alélica de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un ortólogo o
parálogo de la SEQ ID NO: 67. Con preferencia, la variante alélica es una variante alélica de una secuencia de polipéptidos que tiene, en orden creciente de preferencia al menos 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia de los aminoácidos con un polipéptido BIHD1 como se representa en la SEQ ID NO: 67.
Con respecto a los polipéptidos MYB30, los polipéptidos codificados por las variantes alélicas útiles en los métodos de la presente invención tienen sustancialmente la misma actividad biológica que el polipéptido MYB30 de la SEQ ID NO: 89 y cualquiera de los aminoácidos representados en la Tabla A3 del Ejemplo 1. Las variantes alélicas existen en la naturaleza, y los métodos de la presente invención abarcan el uso de estos alelos naturales. Con preferencia, la variante alélica is una variante alélica de la SEQ ID NO: 88 o una variante alélica de un ácido nucleico que codifica un ortólogo o parálogo de la SEQ ID NO: 89. Con preferencia, la secuencia de aminoácidos codificada por la variante alélica, cuando se usa en la construcción de un árbol filogenético, tal como el representado en Stracke et al. 2001 , se agrupoa dentro del ciado definido por los polipéptidos AtMYB60, AtMYB30, AtMYB31 , AtMYB96, AtMYB94 que comprenden la secuencia de aminoácidos representada por la SEQ ID NO: 91 en vez de cualquier otro grupo.
Con respecto a los polipéptidos THOM, los polipéptidos codificados por las variantes alélicas útiles en los métodos de la presente invención tienen sustancialmente la misma actividad biológica que el polipéptido THOM de la SEQ ID NO: 123 y cualquiera de los aminoácidos representados en la Tabla A4 del Ejemplo 1. Las variantes alélicas existen en la naturaleza, y los métodos de la presente invención abarcan el uso de estos alelos naturales. Con preferencia, la variante alélica es una variante alélica de la SEQ ID NO: 122 o una variante alélica de un ácido nucleico que codifica un ortólogo o parálogo de la SEQ ID NO: 123. Con preferencia, la secuencia de aminoácidos codificada por la variante alélica, cuando se usa en la construcción de un árbol filogenético, tal como el representado en la Figura 13 de Sakakibara et al. (2001 ), se agrupa dentro del grupo de los factores de transcripción de HD-Zip clase II que comprenden THOM1 y la secuencia de aminoácidos representada por la SEQ ID NO: 123 en vez de cualquier otro grupo.
Con respecto a la BIHD2, las variantes alélicas útiles en los métodos de la presente invención tienen sustancialmente la misma actividad biológica que el polipéptido BIHD2 de la SEQ ID NO: 193 y cualquiera de las secuencias de polipéptidos representadas en la
Tabla A5 del Ejemplo 1. Las variantes alélicas existen en la naturaleza, y los métodos de la presente invención abarcan el uso de estos alelos naturales. Con preferencia, la variante alélica es una variante alélica de la SEQ ID NO: 192 o una variante alélica de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un ortólogo o parálogo de la SEQ ID NO: 193. Con preferencia, la variante alélica es una variante alélica de una secuencia de polipéptidos que tiene, en orden creciente de preferencia al menos 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia de los aminoácidos con un polipéptido BIHD2 como se representa en la SEQ ID NO: 193.
La transposición génica o evolución dirigida también se puede usar para generar variantes de secuencias de ácidos nucleicos que codifican polipéptidos ODC, o polipéptidos BIHD1 , o polipéptidos MYB30, o polipéptidos THOM, o polipéptidos BIHD2 como se definió anteriormente, donde el término "transposición génica" es como se definió en la presente.
De acuerdo con la presente invención, se prevee un método para mejorar y/o incrementar los rasgos relacionados con el rendimiento, que comprende introducir y expresar en una planta una variante de cualquiera de las secuencias de ácidos nucleicos indicadas en la Tabla A1 - A5 del Ejemplo 1 , o que comprende introducir y expresar en una planta una variante de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un ortólogo, parálogo u homólogo de cualquiera de las secuencias de polipéptidos indicadas en la Tabla A1 - A5 del Ejemplo 1 , donde dicha variante de la secuencia de ácidos nucleicos se obtiene mediante transposición génica.
Con respecto a los polipéptidos ODC, con preferencia, la secuencia de aminoácidos codificada por la variante de la secuencia de ácidos nucleicos obtenida por la transposición génica, cuando se usa en la construcción de un árbol filogenético tal como el representado en la Figura 2, se agrupa con preferencia con el grupo de polipéptidos ODC, con máxima preferencia con el grupo que comprende la secuencia de aminoácidos representada por la SEQ ID NO: 2 en vez de cualquier otro grupo.
Con respecto a los polipéptidos BIHD1 , con preferencia, la variante de la secuencia de ácidos nucleicos obtenida mediante la transposición génica codifica una secuencia de polipéptidos que tienen en orden creciente de preferencia al menos 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia de los aminoácidos con un polipéptido BIHD1 como se representa en la SEQ ID NO: 67.
Con respecto a los polipéptidos MYB30, con preferencia, la secuencia de
aminoácidos codificada mediante la variante de ácido nucleico obtenida mediante la transposición génica, cuando se usa en la construcción de un árbol filogenético tal como el representado en Stracke et al. 2001 , se agrupa dentro del ciado definido por los polipéptidos AtMYB60, AtMYB30, At YB31 , AtMYB96, AtMYB94 que comprende la secuencia de aminoácidos representada por la SEQ ID NO: 91 en vez de cualquier otro grupo.
Con respecto a los polipéptidos THO , con preferencia, la secuencia de aminoácidos codificada mediante la variante de ácido nucleico obtenida por la transposición génica, cuando se usa en la construcción de un árbol filogenético, tal como el representado en la Figura 3 de Sakakibara et al. (2001 ), se agrupa dentro del grupo de los factores de transcripción de HD-Zip clase II que comprenden THOM1 y la secuencia de aminoácidos representada por la SEQ ID NO: 123 en vez de cualquier otro grupo.
Con preferencia, la variante de la secuencia de ácidos nucleicos obtenida mediante la transposición génica codifica una secuencia de polipéptidos que tiene, en orden creciente, de preferencia al menos 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia de los aminoácidos con un polipéptido BIHD2 como se representa en la SEQ ID NO: 193.
Aún más, las variants de la secuencia de ácidos nucleicos también se pueden obtener mediante la mutagénesis dirigida al sitio. Hay varios métodos disponibles para lograr la mutagénesis dirigida al sitio, siendo los más comunes los métodos basados en PCR (Current Protocols in Molecular Biology, Wiley Eds).
Las secuencias de ácidos nucleicos que codifican polipéptidos ODC pueden derivar a partir de cualquier fuente natural o artificial. Se puede modificar el ácido nucleico a partir de su forma nativa en cuanto a la composición y/o ambiente genómico por medio de la manipulación humana deliberada. Con preferencia el ácido nucleico que codifica el polipéptido ODC es de una planta, con más preferencia de una planta dicotiledónea, con mayor preferencia de la familia Solanaceae, con máxima preferencia el ácido nucleico es de Nicotiana tabacum.
Las secuencias de ácidos nucleicos que codifican polipéptidos BIHD1 pueden derivar de cualquier fuente natural o artificial. Se puede modificar la secuencia de ácidos a partir de su forma nativa en cuanto a la composición y/o ambiente genómico por medio de la manipulación humana deliberada. La secuencia de ácidos nucleicos que codifica el polipéptido BIHD1 es del dominio eucariota, con preferencia de una planta, con más
preferencia de una planta monocotiledónea, con mayor preferencia de la familia Poaceae, con máxima preferencia de la secuencia de ácidos nucleicos es de Oryza sativa.
Las secuencias de ácidos nucleicos que codifican polipéptidos MYB30 pueden derivar de cualquier fuente natural o artificial. Se puede modificar el ácido nucleico a partir de su forma nativa en cuanto a la composición y/o ambiente genómico por medio de la manipulación humana deliberada. Con preferencia el ácido nucleico que codifica el polipéptido MYB30 es de una planta, con más preferencia de una planta dicotiledónea, con mayor preferencia de la familia Brassicaceae, con máxima preferencia el ácido nucleico es de Arabidopsis thaliana.
Los ácidos nucleicos que codifican polipéptidos THOM pueden derivar de cualquier fuente natural o artificial. Se puede modificar el ácido nucleico a partir de su forma nativa en cuanto a la composición y/o ambiente genómico por medio de la manipulación humana deliberada. Con preferencia el ácido nucleico que codifica el polipéptido THOM es de una planta, con más preferencia de una planta dicotiledónea, con mayor preferencia de la familia Solanaceae, con máxima preferencia el ácido nucleico es de Solanum Lycopersicum.
Las secuencias de ácidos nucleicos que codifican polipéptidos BIHD2 pueden derivar de cualquier fuente natural o artificial. Se puede modificar la secuencia de ácidos nucleicos a partir de su forma nativa en cuanto a la composición y/o ambiente genómico por medio de la manipulación humana deliberada. La secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD2 es del dominio Eucariota, con preferencia de una planta, con más preferencia de una planta monocotiledónea, con mayor preferencia de la familia Poaceae, con máxima preferencia la secuencia de ácidos nucleicos es de Oryza sativa.
La realización de los métodos de la invención suministra plantas que tienen rasgos mejorados y/o incrementados relacionados con el rendimiento con respecto a las plantas de control. En particular la realización de los métodos de la invención suministra plantas que tienen mayor rendimiento, en especial mayor rendimiento de semilla con respecto a las plantas de control. Los términos "rendimiento" y "rendimiento de semilla" se describen con mayor detalle en la sección "definiciones" en la presente.
La referencia en la presente a los rasgos mejorados relacionados con el rendimiento significa un incremento en la biomasa (peso) de una o más partes de una planta, que puede incluir las partes aéreas (cosechables) y/o las partes subterráneas (cosechables). En particular, dichas partes cosechables son semillas, y la realización de los métodos de
la invención da como resultado plantas con un mayor rendimiento de semillas con respecto al rendimiento de las semilla de las plantas de control.
Si se toma como ejemplo al maíz, el incremento en el rendimiento se puede manifestar como uno o más de los siguientes: un incremento en el número de plantas establecidas por hectárea o acre, un incremento en el número de mazorcas por planta, un incremento en el número de filas, número de granos por fila, peso de granos, peso de mil granos, longitud/diámetro de mazorcas, incremento en la tasa de llenado de semillas (que es el número de semillas rellenas dividido por el número total de semillas y multiplicado por 100), entre otros. Si se toma como ejemplo el arroz, el incremento en el rendimiento se puede manifestar como un incremento en uno o más de los siguientes: número de plantas por hectárea o acre, número de panojas por planta, número de espiguillas por panoja, número de flores (florecillas) por panoja (que se expresa como la relación del número de semillas llenas y el número de panojas primarias), incremento en la tasa de llenado de semillas (que es el número de semillas llenas dividido por el número total de semillas y multiplicado por 100), incremento en el peso de mil granos, entre otros.
La presente invención provee un método para incrementar el rendimiento, en especial el rendimiento de semillas de las plantas, con respecto a las plantas de control, donde dicho método comprende modular la expresión en una planta de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido ODC, o un polipéptido MYB30, o un polipéptido THO como se definió en la presente.
La presente invención también provee un método para incrementar los rasgos relacionados con el rendimiento de las plantas con respecto a las plantas de control, donde dicho método comprende incrementar la expresión en una planta de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD1 , o un polipéptido BIHD2 como se definió en la presente.
Debido a que las plantas transgénicas de acuerdo con la presente invención tienen mayor rendimiento y/o rasgos relacionados con el rendimiento, es probable que estas plantas exhiban una mayor tasa de crecimiento (durante al menos parte de su ciclo de vida), con respecto a la tasa de crecimiento de las plantas de control en la etapa correspondiente de su ciclo de vida.
La mayor tasa de crecimiento puede ser específica para una o más partes de una planta (incluyendo las semillas), o puede estar sustancialmente en toda la planta completa. Las plantas que tienen una mayor tasa de crecimiento pueden tener un ciclo de
vida más corto. El ciclo de vida de una planta puede significar el tiempo necesario para crecer a partir de una semilla madura seca hasta la etapa donde la planta ha producido semillas maduras secas, similares al material inicial. Este ciclo de vida puede ser afectado por factores tales como vigor temprano, tasa de crecimiento, índice de verdor, tiempo de floración y velocidad de maduración de las semillas. El incremento en al tasa de crecimiento puede tener lugar en una o más etapas en el ciclo de vida de una planta o durante sustancialmente todo el ciclo de vida de la planta. Una mayor tasa de crecimiento durante las etapas tempranas en el ciclo de vida de una planta puede reflejar un mejor y/o mayor vigor (temprano). El incremento en la tasa de crecimiento puede alterar el ciclo de cosecha de una planta permitiendo una siembra posterior de las plantas y/o una cosecha más pronto de lo que hubiera sido posible de otra manera (se puede obtener un efecto similar con un tiempo de floración más temprano, la floración demorada no es usualmente un rasgo deseable en los cultivos). Si la tasa de crecimiento es aumentado suficientemente, puede permitir una siembra adicional de semillas de la misma especie vegetal (por ejemplo, siembra y cosecha de plantas del arroz seguido por siembra y cosecha de otras plantas del arroz dentro de un período de crecimiento convencional). De manera similar, si la tasa de crecimiento es aumentado suficientemente, puede permitir además la siembra de semillas de diferentes especies vegetales (por ejemplo siembra y cosecha de plantas de maíz seguido, por ejemplo, por siembra y cosecha opcional de soja, papa o cualquier otra planta adecuada). También es posible cosechar varias veces del mismo rizoma en el caso de algunas plantas de cultivo. La alteración del ciclo de cosecha de una planta puede conducir a un incremento en el rendimiento de biomasa anual por acre (debido a un incremento en el número de veces (por ejemplo en un año) que se puede cultivar y cosechar cualquiera planta particular). Un incremento en la tasa de crecimiento también puede permitir el cultivo de plantas transgénicas en un área geográfica más amplia que sus contrapartes de tipo salvaje, dado que las limitaciones territoriales para un cultivo a menudo están determinadas para condiciones ambientales adversas ya sea en el momento de la siembra (estación temprana) o en el momento de la cosecha (estación tardía). Es posible evitar dichas condiciones adversas si se acorta el ciclo de cosecha. La tasa de crecimiento se puede determinar derivando diversos parámetros a partir de curvas de crecimiento, donde dichos parámetros pueden ser: T-Med (tiempo que demoran las plantas para alcanzar el 50% de su tamaño máximo) y T-90 (tiempo que demoran las plantas para alcanzar el 90% de su tamaño máximo), entre
otros.
De acuerdo con una característica preferida de la presente invención, la realización de los métodos de la invención da como resultado plantas con una mayor tasa de crecimiento con respecto a las plantas de control. Por ello, de acuerdo con la presente invención, se provee un método para incrementar la tasa de crecimiento de plantas, donde dicho método comprende incrementar y/o modular la expresión en una planta de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido ODC, o un polipéptido BIHD1 , o un polipéptido MYB30, o un polipéptido THOM, o un polipéptido BIHD2 como se definió en la presente.
Un incremento en el rendimiento y/o en la tasa de crecimiento tiene lugar ya sea si la planta no se encuentra bajo condiciones de estrés o si la planta está expuesta a distintos tipos de estrés en comparación con las plantas de control cultivadas bajo condiciones comparables. Las plantas responden típicamente a la exposición al estrés con un crecimiento más lento. Bajo condiciones severas de estrés, la planta hasta puede detener por completo su crecimiento. Por otro lado, un estrés leve se define en la presente como cualquier tipo de estrés al cual está expuesta una planta y que no da como resultado el cese completo del crecimiento de la planta sin posibilidad de reasumir el mismo. Un estrés leve en el sentido de la invención conduce a una reducción en el crecimiento de las plantas sometidas al estrés menor que un 40%, 35% o 30%, con preferencia menor que 25%, 20% o 15%, con mayor preferencia menor que 14%, 13%, 12%, 1 1 % o 10% o menos en comparación con la planta control bajo condiciones sin estrés. Dados los avances en la práctica de la agricultura (irrigación, fertilización, tratamientos con pesticidas) los tipos severos de estrés no se observan a menudo en las plantas de cultivo cultivadas. Como consecuencia de ello, el crecimiento comprometido que fue inducido por dicho estrés leve constituye muchas veces una característica indeseada para la agricultura. Los tipos de estrés leves son los tipos de estrés bióticos y/o abióticos (ambientales) a los cuales está expuesta una planta. El estrés abiótico se puede deber a sequía o exceso de agua, estrés anaeróbico, estrés por sales, toxicidad química, estrés oxidativo y temperaturas elevadas, bajas o de congelamiento. El estrés abiótico puede ser un estrés osmótico causado por un estrés por agua (particularmente debido a sequía), estrés por sales, estrés oxidativo o un estrés iónico. Los distintos tipos de estrés biótico son típicamente aquellos que son causados por patógenos, tales como bacterias, virus, hongos, nematodos e insectos. El término condiciones "no estresantes" como se
usa en la presente comprende aquellas condiciones ambientales que permiten un crecimiento óptimo de las plantas. Los expertos en el arte conocen las condiciones del suelo y las condiciones climáticas normales para una ubicación dada.
En particular, los métodos de la presente invención se pueden realizar bajo condiciones sin estrés o bajo condiciones de una sequía leve para obtener las plantas con un mayor rendimiento con respecto a las plantas de control. Según se informa en Wang et al. (Planta (2003) 218: 1 -14), el estrés abiótico conduce a una serie de cambios morfológicos, fisiológicos, bioquímicos y moleculares que afectan adversamente al crecimiento y la productividad de las plantas. Se sabe que la sequía, salinidad, temperaturas extremas y estrés oxidativo están interrelacionados y pueden inducir daños celulares y en el crecimiento a través de mecanismos similares. Rabbani et al. (Plant Physiol (2003) 133: 1755-1767) describe un grado particularmente alto de "interacción" entre estrés por sequía y estrés por gran salinidad. Por ejemplo, la sequía y/o salinización se manifiestan primariamente como un estrés osmótico, que da como resultado la ruptura de la homeostasis y distribución de iones en las células. El estrés oxidativo, que con frecuencia acompaña al estrés por temperatura alta o baja, salinidad o sequía, puede causar desnaturalización de proteínas funcionales y estructurales. Como consecuencia de ello, estos diversos tipos de estrés ambientales a menudo activan vías de señalización celulares y respuestas celular similares, tal como la producción de proteínas del estrés, aumento de la regulación de antioxidantes, acumulación de solutos compatibles y detención del crecimiento. El término condiciones "no estresantes" como se usa en la presente comprende aquellas condiciones ambientales que permiten un crecimiento óptimo de las plantas. Los expertos en el arte conocen las condiciones del suelo y las condiciones climáticas normales para una ubicación dada. Las plantas cultivadas bajo condiciones de crecimiento óptimo, (cultivadas bajo condiciones no estresantes) presentan típicamente rendimiento, en un orden creciente de preferencia al menos 97%, 95%, 92%, 90%, 87%, 85%, 83%, 80%, 77% o 75% de la producción media de dicha planta en cualquier ambiente dado. La producción media se puede calcular sobre la base de la cosecha y/o la estación. Los expertos en el arte son conscientes de las producciones de rendimiento promedio de un cultivo.
Con respecto a las secuencias ODC, la realización de los métodos de la invención permite obtener plantas cultivadas bajo condiciones no estresantes o bajo condiciones de sequías leves con un mayor rendimiento con respecto a las plantas de control cultivadas
bajo condiciones comparables. Por ello, de acuerdo con la presente invención, se provee un método para incrementar el rendimiento en las plantas cultivadas bajo condiciones sin estrés o bajo condiciones de sequía leve, donde dicho método comprende modular la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido ODC.
Con respecto a las secuencias BIHD1 , la realización de los métodos de la invención permite obtener plantas cultivadas bajo condiciones sin estrés o bajo condiciones de sequía leve con rasgos incrementados relacionados con el rendimiento, con respecto a las plantas de control cultivadas bajo condiciones comparables. Por ello, de acuerdo con la presente invención, se provee un método para incrementar los rasgos relacionados con el rendimiento en las plantas cultivadas bajo condiciones sin estrés o bajo condiciones de sequía leve, donde dicho método comprende incrementar la expresión en una planta de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD1.
Con respecto a las secuencias MYB30, la realización de los métodos de la invención permite obtener plantas cultivadas bajo condiciones sin estrés o bajo condiciones de sequía leve con un mayor rendimiento con respecto a las plantas de control cultivadas bajo condiciones comparables. Por ello, de acuerdo con la presente invención, se provee un método para incrementar el rendimiento en las plantas cultivadas bajo condiciones sin estrés o bajo condiciones de sequía leve, donde dicho método comprende modular la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido YB30.
Con respecto a las secuencias THOM, la realización de los métodos de la invención permite obtener plantas cultivadas bajo condiciones sin estrés o bajo condiciones de sequía leve con un mayor rendimiento con respecto a las plantas de control cultivadas bajo condiciones comparables. Por ello, de acuerdo con la presente invención, se provee un método para incrementar el rendimiento en las plantas cultivadas bajo condiciones sin estrés o bajo condiciones de sequía leve, donde dicho método comprende modular la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido THOM.
Con respecto a las secuencias BIHD2, la realización de los métodos de la invención permiten obtener plantas cultivadas bajo condiciones sin estrés o bajo condiciones de sequía leve lo que les permite obtener rasgos incrementados relacionados con el rendimiento, con respecto a las plantas de control cultivadas bajo condiciones comparables. Por ello, de acuerdo con la presente invención, se provee un método para incrementar los rasgos relacionados con el rendimiento en las plantas cultivadas bajo condiciones sin estrés o bajo condiciones de sequía leve, donde dicho método comprende
incrementar la expresión en una planta de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD2.
Con respecto a las secuencias ODC, la realización de los métodos de la invención permiten obtener plantas cultivadas bajo condiciones de deficiencia de nutrientes, particularmente bajo condiciones de deficiencia de nitrógeno, mayor rendimiento con respecto a las plantas de control cultivadas bajo condiciones comparables. Por ello, de acuerdo con la presente invención, se provee un método para incrementar el rendimiento en las plantas cultivadas bajo condiciones de deficiencia de nutrientes, donde dicho método comprende modular la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido ODC. La deficiencia de nutrientes puede deberse de la falta de nutrientes tales como nitrógeno, fosfatos y otros compuestos que contienen fósforo, potasio, calcio, cadmio, magnesio, manganeso, hierro y boro, entre otros.
Con respecto a las secuencias BIHD1 , la realización de los métodos de acuerdo con la presente invención da como resultado plantas cultivadas bajo condiciones de estrés abiótico que tienen rasgos incrementados relacionados con el rendimiento con respecto a las plantas de control cultivadas bajo condiciones de estrés comparables. Según se informa en Wang et al. (Planta (2003) 218: 1 -14), el estrés abiótico conduce a una serie de cambios morfológicos, fisiológicos, bioquímicos y moleculares que afectan adversamente al crecimiento y productividad de las plantas. Se sabe que la sequía, salinidad, temperaturas extremas y estrés oxidativo están interrelacionados y pueden inducir daños celulares y en el crecimiento a través de mecanismos similares. Rabbani et al. (Plant Physiol (2003) 133: 1755-1767) describe un grado particularmente alto de "interacción" entre estrés por sequía y estrés por alta salinidad. Por ejemplo, la sequía y/o salinización se manifiestan primariamente como un estrés osmótico, que da como resultado la ruptura de la homeostasis y distribución de iones en la célula. El estrés oxidativo, que con frecuencia acompaña al estrés por temperatura alta o baja, salinidad o sequía, puede causar desnaturalización de proteínas funcionales y estructurales, Como consecuencia de ello, estos diversos tipos de estrés ambientales a menudo activan vías de señalización celulares y respuestas celular similares, tal como la producción de proteínas del estrés, aumento de la regulación de antioxidantes, acumulación de solutos compatibles y detención de crecimiento. Debido a que los diversos tipos de estrés ambiental activan vías similares, el ejemplo de la presente invención con estrés por sequía no debería considerarse como una limitación a dicho estrés por sequía, sino más
como un control para indicar el comportamiento de los polipéptidos BIHD1 como se definió anteriormente, para incrementar los ragos relacionados con el rendimiento con respecto a las plantas de control cultivadas bajo condiciones de estrés comparables, en los distintos tipos de estrés abióticos en general.
Con respecto a las secuencias BIHD1 , la realización de los métodos de la invención suministra plantas que tienen rasgos incrementados relacionados con el rendimiento, bajo condiciones de estrés abiótico con respecto a las plantas de control cultivadas en condiciones de estrés comparables. Por ello, de acuerdo con la presente invención, se provee un método para incrementar los rasgos relacionados con el rendimiento, en las plantas cultivadas bajo condiciones de estrés abiótico, donde dicho método comprende incrementar la expresión en una planta de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD1. De acuerdo con un aspecto de la invención, el estrés abiótico es un estrés osmótico, seleccionado de entre uno o más de los siguientes: estrés por agua, estrés por sal, estrés oxidativo y estrés iónico.
El término "estrés abiótico" como se definió en la presente se refiere a cualquiera de uno o más de: estrés por agua (debido a una sequía o exceso de agua), estrés anaeróbico, estrés por sales, estrés por temperatura (debido a temperaturas frías, cálidas o de congelamiento), estrés por toxicidad química y estrés oxidativo. De acuerdo con un aspecto de la invención, el estrés abiótico es un estrés osmótico, seleccionado de entre estrés por agua, estrés por sal, estrés oxidativo y estrés iónico. Con preferencia, el estrés por agua es estrés por sequía. El término estrés por sales no se restringe a la sal común (NaCI), sino que puede ser cualquier estrés causado por uno o más de: NaCI, KCI, LiCI, MgCI2, CaCI2, entre otros.
Otro ejemplo de estrés ambiental abiótico es la menor disponibilidad de uno o más nutrientes que deben ser asimilados para el crecimiento y desarrollo de las plantas. Debido al fuerte efecto de la eficiencia de utilización de nutrientes sobre el rendimiento de las plantas y la calidad del producto, se vierte una enorme cantidad de fertilizante sobre los campos para optimizar el crecimiento y la calidad de las plantas. La productividad de las plantas está limitada comúnmente por tres nutrientes primarios, fósforo, potasio y nitrógeno, que habitualmente es el elemento limitante de la velocidad en el crecimiento de plantas entre estos tres. Por ello es que el principal elemento nutricional requerido para el crecimiento de las plantas es el nitrógeno (N). Es un constituyente de numerosos compuestos importantes observados en las células vivas, incluyendo aminoácidos,
proteínas (enzimas), ácidos nucleicos y clorofila. Entre el 1 ,5% y 2% de la materia seca de las plantas es nitrógeno y aproximadamente 16% de las proteínas vegetales totales. Por lo tanto, la disponibilidad de nitrógeno es el principal factor limitante para el crecimiento y la producción de plantas de cultivo (Frink et al. (1999) Proc Nati Acad Sci USA 96(4): 1 175-1 180), y tiene también un gran impacto sobre la acumulación de proteínas y composición de aminoácidos. Por ello, son de gran interés las plantas de cultivo con rasgos incrementados relacionados con el rendimiento, cuando se cultivan bajo condiciones de nitrógeno limitante.
La realización de los métodos de la invención permite obtener plantas cultivadas bajo condiciones de menor disponibilidad de nutrientes, particularmente bajo condiciones de menor disponibilidad de nitrógeno, con rasgos incrementados relacionados con el rendimiento con respecto a las plantas de control cultivadas bajo condiciones comparables. Por ello, de acuerdo con la presente invención, se provee un método para incrementar los rasgos relacionados con el rendimiento en las plantas cultivadas bajo condiciones de menor disponibilidad de nutrientes, con preferencia menor disponibilidad de nitrógeno, donde dicho método comprende incrementar la expresión en una planta de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD1 . La menor disponibilidad de nutrientes puede resultar de una deficiencia o exceso de nutrientes tales como nitrógeno, fosfatos y otros compuestos que contienen fósforo, potasio, calcio, cadmio, magnesio, manganeso, hierro y boro, entre otros. Con preferencia, menor disponibilidad de nutrientes representa menor disponibilidad de nitrógeno.
Con respecto a las secuencias MYB30, la realización de los métodos de la invención permite obtener plantas cultivadas bajo condiciones de deficiencia de nutrientes, particularmente bajo condiciones de deficiencia de nitrógeno, con un mayor rendimiento con respecto a las plantas de control cultivadas bajo condiciones comparables. Por ello, de acuerdo con la presente invención, se provee un método para incrementar el rendimiento en las plantas cultivadas bajo condiciones de deficiencia de nutrientes, donde dicho método comprende modular la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido MYB30. La deficiencia de nutrientes puede resultar de la falta de nutrientes tales como nitrógeno, fosfatos y otros compuestos que contienen fósforo, potasio, calcio, cadmio, magnesio, manganeso, hierro y boro, entre otros.
Con respecto a las secuencias ????, la realización de los métodos de la invención permite obtener plantas cultivadas bajo condiciones de deficiencia de nutrientes,
particularmente bajo condiciones de deficiencia de nitrógeno, con un mayor rendimiento con respecto a las plantas de control cultivadas bajo condiciones comparables. Por ello, de acuerdo con la presente invención, se provee un método para incrementar el rendimiento en las plantas cultivadas bajo condiciones de deficiencia de nutrientes, donde dicho método comprende modular la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido THOM. La deficiencia de nutrientes puede resultar de la falta de nutrientes tales como nitrógeno, fosfatos y otros compuestos que contienen fósforo, potasio, calcio, cadmio, magnesio, manganeso, hierro y boro, entre otros.
La realización de los métodos de la invención permite obtener plantas cultivadas bajo condiciones de estrés por sal, con un mayor rendimiento con respecto a las plantas de control cultivadas bajo condiciones comparables. Por ello, de acuerdo con la presente invención, se provee un método para incrementar el rendimiento en las plantas cultivadas bajo condiciones de estrés por sal, donde dicho método comprende modular la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido THOM. El término estrés por sales no se restringe a la sal común (NaCI), sino que puede ser cualquier estrés causado por uno o más de: NaCI, KCI, LiCI, MgCI2, CaCI2, entre otros.
Con respecto a las secuencias BIHD2, la realización de los métodos de acuerdo con la presente invención da como resultado plantas cultivadas bajo condiciones de estrés abiótico con rasgos incrementados relacionados con el rendimiento con respecto a las plantas de control cultivadas bajo condiciones de estrés comparables. Según lo informado en Wang et al. (Planta (2003) 218: 1-14), el estrés abiótico conduce a una serie de cambios morfológicos, fisiológicos, bioquímicos y moleculares que afectan adversamente al crecimiento y productividad de las plantas. Se sabe que la sequía, salinidad, temperaturas extremas y estrés oxidativo están interrelacionados y pueden inducir daños celulares y en el crecimiento a través de mecanismos similares. Rabbani et al. (Plant Physiol (2003) 133: 1755-1767) describe un grado particularmente alto de "interacción" entre estrés por sequía y estrés por alta salinidad. Por ejemplo, la sequía y/o salinización se manifiestan primariamente como un estrés osmótico, que da como resultado la ruptura de la homeostasis y distribución de iones en la célula. El estrés oxidativo, que con frecuencia acompaña al estrés por temperatura alta o baja, salinidad o sequía, puede causar desnaturalización de proteínas funcionales y estructurales, Como consecuencia de ello, estos diversos tipos de estrés ambientales a menudo activan vías de señalización celulares y respuestas celular similares, tal como la producción de proteínas del estrés,
aumento de la regulación de antioxidantes, acumulación de solutos compatibles y detención de crecimiento. Debido a que los diversos tipos de estrés ambiental activan vías similares, el ejemplo de la presente invención con estrés por sequía no debería considerarse como una limitación a dicho estrés por sequía, sino más como un control para indicar el comportamiento de los polipéptidos BIHD2 como se definió anteriormente, para incrementar los ragos relacionados con el rendimiento con respecto a las plantas de control cultivadas bajo condiciones de estrés comparables, en los distintos tipos de estrés abióticos en general.
La realización de los métodos de la invención permite obtener plantas que tienen rasgos incrementados relacionados con el rendimiento, bajo condiciones de estrés abiótico con respecto a las plantas de control cultivadas en condiciones de estrés comparables, por ello, de acuerdo con la presente invención, se provee un método para incrementar los rasgos relacionados con el rendimiento, en las plantas cultivadas bajo condiciones de estrés abiótico, donde dicho método comprende incrementar la expresión en una planta de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD2. De acuerdo con un aspecto de la invención, el estrés abiótico es un estrés osmótico, seleccionado de entre uno o más de los siguientes: estrés por agua, estrés por sal, estrés oxidativo y estrés iónico.
Otro ejemplo de estrés ambiental abiótico es la menor disponibilidad de uno o más nutrientes que deben ser asimilados para el crecimiento y desarrollo de las plantas. Debido al fuerte efecto de la eficiencia de utilización de nutrientes sobre el rendimiento de las plantas y la calidad del producto, se vierte una enorme cantidad de fertilizante sobre los campos para optimizar el crecimiento y la calidad de las plantas. La productividad de las plantas está limitada comúnmente por tres nutrientes primarios, fósforo, potasio y nitrógeno, que habitualmente es el elemento limitante de la velocidad en el crecimiento de plantas entre estos tres. Por ello es que el principal elemento nutricional requerido para el crecimiento de las plantas es el nitrógeno (N). Es un constituyente de numerosos compuestos importantes observados en las células vivas, incluyendo aminoácidos, proteínas (enzimas), ácidos nucleicos y clorofila. Entre el 1 ,5% y 2% de la materia seca de las plantas es nitrógeno y aproximadamente 16% de las proteínas vegetales totales. Por lo tanto, la disponibilidad de nitrógeno es el principal factor limitante para el crecimiento y la producción de plantas de cultivo (Frink eí al. (1999) Proc Nati Acad Sci USA 96(4): 1 175-1 180), y tiene también un gran impacto sobre la acumulación de proteínas y
composición de aminoácidos. Por ello, son de gran interés las plantas de cultivo con rasgos incrementados relacionados con el rendimiento, cuando se cultivan bajo condiciones de nitrógeno limitante.
La realización de los métodos de la invención permite obtener plantas cultivadas bajo condiciones de menor disponibilidad de nutrientes, particularmente bajo condiciones de menor disponibilidad de nitrógeno, con rasgos incrementados relacionados con el rendimiento con respecto a las plantas de control cultivadas bajo condiciones comparables. Por ello, de acuerdo con la presente invención, se provee un método para incrementar los rasgos relacionados con el rendimiento en las plantas cultivadas bajo condiciones de menor disponibilidad de nutrientes, con preferencia menor disponibilidad de nitrógeno, donde dicho método comprende incrementar la expresión en una planta de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD2. La menor disponibilidad de nutrientes puede resultar de una deficiencia o exceso de nutrientes tales como nitrógeno, fosfatos y otros compuestos que contienen fósforo, potasio, calcio, cadmio, magnesio, manganeso, hierro y boro, entre otros. Con preferencia, menor disponibilidad de nutrientes es menor disponibilidad de nitrógeno.
La presente invención abarca plantas o partes de esta (incluso semillas) o células que se pueden obtener mediante los métodos de acuerdo con la presente invención. Las plantas o partes de esta o células comprenden un transgén de ácido nucleico que codifica un polipéptido ODC, o un polipéptido BIHD1 , un polipéptido MYB30, o un polipéptido THOM, o un polipéptido BIHD2 como se definió anteriormente.
La invención también provee construcciones genéticos y vectores para facilitar la introducción y/o (mayor) expresión en las plantas de ácidos nucleicos que codifica polipéptidos ODC, o polipéptidos BIHD1 , o polipéptidos MYB30, o polipéptidos THOM, o polipéptidos BIHD2 como se definió en la presente. Las construcciones génicas se pueden insertar en vectores, que pueden estar disponibles comercialmente, adecuadas para la transformación en las plantas y adecuadas para la expresión del gen de interés en las células transformadas. La invención también provee el uso de una construcción génica como se definió en la presente en los métodos de la invención.
Más específicamente, la presente invención provee una construcción que comprende:
(a) un ácido nucleico que codifica un polipéptido ODC, o un polipéptido BIHD1 , o un polipéptido MYB30, o un polipéptido THOM, o un polipéptido BIHD2 como se definió
anteriormente;
(b) una o más secuencias de control capaces de dirigir la expresión de la secuencia de ácidos nucleicos de (a); y opcionalmente
(c) una secuencia de terminación de transcripción.
Con preferencia, el ácido nucleico que codifica un polipéptido ODC, o un polipéptido BIHD1 , o un polipéptido MYB30, o un polipéptido THOM, o un polipéptido BIHD2 es como se definió anteriormente. El término "secuencia de control" y "secuencia de terminación" son como se definió en la presente.
Las plantas se transforman con un vector que comprende cualquiera de los ácidos nucleicos descriptos anteriormente. El expert en la técnica conoce los elementos genéticos que deben estar presentes en el vector con el fin de transformar, seleccionar y propagar satisfactoriamente células huésped que contienen la secuencia de interés. La secuencia de interés está ligada operativamente a una o más secuencias de control (al menos a un promotor).
Las plantas se transforman con un vector que comprende cualquira de las secuencias de ácidos nucleicos descriptos anteriormente. Los expertos en la técnica conocen bien los elementos genéticos que deben estar presentes en el vector con el fin de transformar, seleccionar y propagar satisfactoriamente células huésped que contienen la secuencia de interés. La secuencia de interés está ligada operativamente a una o más secuencias de control (al menos a un promotor).
Otros promotores específicos de órganos, por ejemplo para una expresión preferida en hojas, tallos, tubérculos, meristemas, semillas (embrión y/o endosperma), son útiles para llevar a cabo los métodos de la invención. Véase la sección de "Definiciones" en la presente por las definiciones de los diversos tipos promotores.
En forma ventajosa, se puede usar cualquier tipo de promotor, ya sea natural o sintético, para dirigir y/o incrementar la expresión de la secuencia de ácidos nucleicos, pero con preferencia el promotor es de origen vegetal. Un promotor constitutivo es particularmente útil en los métodos. Con preferencia el promotor constitutivo también es un promotor ubicuo. Véase la sección de "Definiciones" en la presente por las definiciones de los diversos tipos de promotores. También es útil en los métodos de la invención un promotor específico de la raíz.
Con respecto a las secuencias BIHD1 , con preferencia, una de las secuencias de
control de una construcción es un promotor específico de semilla. Un ejemplo de un promotor específico de semilla es un promotor WSI18, con preferencia un promotor WSI18 del arroz, con mayor preferencia un promotor WSI18 como se representa en la SEQ ID NO: 84. Otro ejemplo de un promotor específico de semilla es un promotor RAB21 , con preferencia un promotor RAB21 del arroz, con mayor preferencia un promotor RAB21 como se representa en la SEQ ID NO: 85. Se puede encontrar ejemplos adicionales del promotor específico de semillas en la sección "Definiciones" mecíonados anteriormente en la presente.
En forma ventajosa, se puede usar cualquier tipo de promotor, ya sea natural o sintético, para dirigir la expresión de la secuencia de ácidos nucleicos. Véase la sección de "Definiciones" en la presente por las definiciones de los diversos tipos promotores. Un promotor específico de tejido verde joven es particularmente útil in los métodos. Con preferencia, la secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido MYB30 está ligada operativamente con un promotor específico de tejido verde joven como se definió en la presente. El promotor específico de tejido verde joven con preferencia es un promotor de protoclorofilida reductasa (PcR), con mayor preferencia el promotor de protoclorofilida reductasa representada por una secuencia de ácidos nucleicos sustancialmente similar a la SEQ ID NO: 1 18, con máxima preferencia el promotor es como se representa en la SEQ ID NO: 1 18.
Con respecto a las secuencias ODC, debería resultar claro que la aplicabilidad de la presente invención no se restringe al ácido nucleico que codifica al polipéptido ODC representado en la SEQ ID NO: 1, ni se restringe la aplicabilidad de la invención a la expresión de un ácido nucleico que codifica un polipéptido ODC cuando es dirigido por un promotor constitutivo.
El promotor constitutivo con preferencia es un promotor GOS2, con preferencia un promotor GOS2 del arroz. Con más preferencia el promotor constitutivo es representada por una secuencia de ácidos nucleicos sustancialmente similar a la SEQ ID NO: 61 , con máxima preferencia el promotor constitutivo es como se representa en la SEQ ID NO: 61. Véase la Tabla 2a en la sección "Definiciones" en la presente para los ejemplos adicionales de promotores constitutivos.
Con respecto a las secuencias BIHD1 , debería resultar claro que la aplicabilidad de la presente invención no se restringe a una secuencia de ácidos nucleicos que codifica el polipéptido BIHD1 , como se representa en la SEQ ID NO: 66, ni se restringe la
aplicabilidad de la invención a la expresión de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD1 cuando es dirigido por un promotor específico de semilla.
Con respecto a las secuencias MYB30, debería resultar claro que la aplicabilidad de la presente invención no se restringe al ácido nucleico que codifica un polipéptido MYB30 representado por la SEQ ID NO: 88, ni se restringe la aplicabilidad de la invención a la expresión de un ácido nucleico que codifica un polipéptido MYB30 cuando es dirigido por un promotor específico de tejido verde.
Con respecto a las secuencias THOM, debería resultar claro que la aplicabilidad de la presente invención no se restringe al ácido nucleico que codifica un polipéptido THOM representado por la SEQ ID NO: 122, ni se restringe la aplicabilidad de la invención a la expresión de un ácido nucleico que codifica un polipéptido THOM cuando es dirigido por un promotor constitutivo.
El promotor constitutivo con preferencia es un promotor de fuerza mediana, con mayor preferencia seleccionado de un promotor derivado de la planta, tal como un promotor GOS2, con mayor preferencia es el promotor del promotor GOS2 del arroz. Con más preferencia el promotor constitutivo es representado por una secuencia de ácidos nucleicos sustancialmente similar a la SEQ ID NO: 131 , con máxima preferencia el promotor constitutivo es como se representa en la SEQ ID NO: 131. Véase la sección "Definiciones" en la presente para los ejemplos adicionales de promotores constitutivos.
Con respecto a las secuencias BIHD2, debería resultar claro que la aplicabilidad de la presente invención no se restringe al ácido nucleico que codifica un polipéptido BIHD2 representado en la SEQ ID NO: 192, ni se restringe la aplicabilidad de la invención a la expresión de un ácido nucleico que codifica un polipéptido BIHD2 cuando es dirigido por un promotor constitutivo.
El promotor constitutivo con preferencia es un promotor de fuerza mediana, con mayor preferencia seleccionado de un promotor derivado de la planta, tal como un promotor GOS2, con mayor preferencia es el promotor del promotor GOS2 del arroz. Con más preferencia el promotor constitutivo está representado en una secuencia de ácidos nucleicos sustancialmente similar a la SEQ ID NO: 248, con máxima preferencia el promotor constitutivo es como se representa en la SEQ ID NO: 248. Véase la sección "Definiciones" en la presente para los ejemplos adicionales de promotores constitutivos.
Las plantas se transforman con un vector que comprende cualquiera de las secuencias de ácidos nucleicos descriptos anteriormente. El experto en la técnica conoce
bien los elementos genéticos que deben estar presentes en el vector con el fin de transformar, seleccionar y propagar satisfactoriamente células huésped que contienen la secuencia de interés. La secuencia de interés está ligada operativamente a una o más secuencias de control (al menos a un promotor).
Con respecto a las secuencias BIHD2, también debería resultar claro que la aplicabilidad de la presente invención no se restringe a una secuencia de ácidos nucleicos que codifica al polipéptido BIHD2, como se representa en la SEQ ID NO: 192, ni se restringe la aplicabilidad de la invención a la expresión de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD2 cuando es dirigido por un promotor específico de semilla.
Opcionalmente, se puede usar una o más secuencias terminadoras en la construcción introducida en una planta. Los elementos reguladores adicionales pueden incluir potenciadores de la transcripción así como también de la traducción. Los expertos en la técnica conocerán las secuencias de terminadores y potenciadores (o aumentadores) que pueden ser adecuados para su uso en la realización de la invención. También se puede agregar una secuencia de un intrón a la región no traducida 5' (UTR) o en la secuencia codificante para incrementar la cantidad de mensaje maduro que se acumula en el citosol, como se describe en la sección de definiciones. Otras secuencias de control (además de promotores, potenciadores, silenciadores, secuencias de intrón, regiones 3'UTR y/o 5'UTR) pueden comprender elementos estabilizadores de proteínas y/o ARN. Dichas secuencias pueden ser conocidas o se pueden obtener fácilmente por el experto en el arte.
Las construcciones genéticas de la invención pueden incluir además un origen de la secuencia de replicación requerida para el mantenimiento y/o la replicación en un tipo celular específico. Un ejemplo es cuando se requiere mantener una construcción genética en una célula bacteriana como un elemento genético episómico (por ejemplo una molécula de plásmido o cósmido). Los orígenes de replicación preferidos incluyen, pero sin limitaciones, f 1 -orí y colE1.
Para detectar una transferencia exitosa de las secuencias de ácidos nucleicos usados en los métodos de la invención y/o seleccionar las plantas transgénicas que comprenden a estas secuencias de ácidos nucleicos resulta ventajoso usar genes marcadores (o genes informantes). Por ello, la construcción genética puede comprender opcionalmente un gen marcador seleccionare. Los marcadores seleccionabas se
describen con mayor detalle en la sección de "definiciones" en la presente. Los genes marcadores se pueden remover o escindir de la célula transgénica una vez que ya no se los necesita. Las técnicas para la eliminación de marcadores son conocidas en el arte, y las técnicas útiles se describieron anteriormente en la sección de "definiciones".
Se sabe que la integración estable o transitoria de las secuencias de ácidos nucleicos en las células de plantas, solo una minoría de las células capta el ADN extraño y si se desea se integra en su genoma, lo cual depende del vector de expresión usado y la técnica de transfección usada. Para identificar y seleccionar estos integrantes, se introduce usualmente un gen codificador para un marcador seleccionare (tal como los genes descriptos con anterioridad) en las células huésped junto con el gen de interés. Esos marcadores por ejemplo se pueden usar en mutantes en las cuales estos genes no son funcionales, por ejemplo, por supresión por métodos convencionales. Además, las moléculas de secuencia de ácidos nucleicos que codifican un marcador seleccionable se puede introducir en una célula huésped en el mismo vector que comprende la secuencia que codifica los polipéptidos de la invención o se usa en los métodos de la invención o también en un vector separado. Las células que se han transfectado en forma estable con la secuencia de ácidos nucleicos introducida se pueden identificar por ejemplo por la selección (por ejemplo, células que han integrado el marcador seleccionable sobreviven mientras que las otras células mueren). Los genes marcadores se pueden remover o escindir una vez de la célula transgénica sin que ello sea necesario. Las técnicas para remover el gen marcador son conocidas en el arte, y las técnicas útiles se describieron anteriormente en la sección de definiciones.
La invención también provee un método para la producción de plantasa transgénicas que tienen rasgos mejorados relacionados con el rendimiento con respecto a las plantas de control, que comprende la introducción y expresión en una planta de cualquier secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido ODC, o un polipéptido BIHD1 , o un polipéptido MYB30, o un polipéptido THOM, o un polipéptido BIHD2 como se definió anteriormente en la presente.
Más específicamente, la presente invención provee un método para la producción de plantas transgénicas que tienen rasgos mejorados y/o rasgos incrementados relacionados con el rendimiento, particularmente mayor rendimiento (semilla), donde dicho método comprende:
(i) introducir y expresar en una planta, o parte de planta, o célula vegetal un ácido
nucleico que codifica un polipéptido ODC, o un polipéptido BIHD1 , o un polipéptido MYB30, o un polipéptido THOM, o un polipéptido BIHD2; y
(ii) cultivar la célula vegetal en condiciones que promuevan el desarrollo y crecimiento de la planta.
La secuencia de ácidos nucleicos de (i) puede ser culaquiera de las secuencias de ácidos nucleicos capaces de codificar un polipéptido ODC, o un polipéptido BIHD1 , o un polipéptido MYB30, o un polipéptido THOM, o un polipéptido BIHD2 como se definió en la presente.
La secuencia de ácidos nucleicos se puede introducir directamente en una célula de planta o en la planta misma (que incluye la introducción en un tejido, órgano o cualquier otra parte de una planta). De acuerdo con una característica preferida de la presente invención, con preferencia se introduce el ácido nucleico en una planta por transformación. El término "transformación" se describe con mayor detalle en la sección de "definiciones" en la presente.
Las células vegetales modificadas genéticamente se pueden regenerar mediante todos los métodos que les son familiares al especialista. Los métodos adecuados se pueden consultar en las publicaciones mencionadas anteriormente de S.D. Kung y R. Wu, Potrykus o Hófgen y Willmitzer.
En general, después de la transformación las células vegetales o agrupaciones de células son seleccionadas por la presencia de uno o más marcadores que son codificados por genes que se pueden expresar en las plantas cotransferidos con el gen de interés, después de lo cual el material transformado es regenerado en una planta completa. Para seleccionar las plantas transformadas, el material vegetal obtenido en la transformación es sometido, como regla, a condiciones selectivas de modo que es posible distinguir las plantas transformadas de las plantas no transformadas. Por ejemplo, se pueden sembrar las semillas obtenidas de la manera descrita anteriormente y, después de un período de crecimiento inicial, se las puede someter a una selección adecuada por rociado. Una posibilidad adicional consiste en cultivar semillas, si fuera apropiado después de una esterilización, sobre placas de agar usando un agente de selección adecuado de modo que solamente puedan crecer las semillas transformadas hasta obtener plantas. Como alternativa, las plantas transformadas son examinadas por la presencia de un marcador seleccionare, tal como los que se describieron anteriormente.
Después de la transferencia y regeneración de ADN, también se pueden evaluar las plantas transformadas putativamente, por ejemplo usando análisis de transferencia Southern, por la presencia del gen de interés, número de copias y/u organización genómica. Como alternativa, o además, los niveles de expresión del ADN recién introducido se pueden monitorear usando análisis de transferencia Northern y/o Western, siendo ambas técnicas bien conocidas para los expertos en el arte.
Las plantas transformadas generadas se pueden propagar utilizando diversos medios, tal como por propagación clonal o usando técnicas clásicas de reproducción. Por ejemplo, se puede autocruzar una primera generación (o T1 ) de plantas transformadas y seleccionar las transformantes homocigotas de la segunda generación (o T2) y las plantas T2 se pueden propagar luego mediante técnicas clásicas de reproducción. Los organismos transformados generados pueden tomar una variedad de formas. Por ejemplo, pueden ser quimeras de células transformadas y células no transformadas; transformantes clónales (por ejemplo, todas las células transformadas para contener el cásete de expresión); injertos de tejidos transformados y no transformados (por ejemplo, en las plantas, un rizoma transformado injertado en un vástago no transformado).
La presente invención se extiende claramente a cualquier célula vegetal o planta producida mediante cualquiera de los métodos que se describen en la presente, y a todas las partes de plantas y propágulos de las mismas. La presente invención se extiende además para abarcar la progenie de una célula, tejido, órgano o planta completa primaria transformada o transfectada que ha sido producida mediante cualquiera de los métodos mencionados anteriormente, siendo el único requisito que la progenie exhiba la o las mismas características genotípicas y/o fenotípicos que las producidas por el progenitor en los métodos de acuerdo con invención.
La invención también incluye células huésped que contienen una secuencia de ácidos nucleicos aislada que codifica un polipéptido ODC, p un polipéptido BIHD1 , o un polipéptido MYB30, o un polipéptido THOM, o un polipéptido BIHD2 como se definió anteriormente en la presente. Las células huésped preferidas de acuerdo con la invención son células vegetales. Las plantas huésped para los ácidos nucleicos o el vector usados en el método de cuerdo con la invención, el cásete de expresión o la construcción o el vector son, en principio, en forma ventajosa todas las plantas, que son capaces de sintetizar los polipéptidos usados en el método de la invención.
Los métodos de la invención se pueden aplicar ventajosamente a cualquier planta.
Las plantas que son particularmente útiles en los métodos de la invención incluyen todas las plantas que pertenecen a la superfamilia Viridiplantae, en particular plantas monocotiledóneas y dicotiledóneas que incluyen forraje o legumbrs forrajeras, plantas ornamentales, cultivos alimenticios, árboles o arbustos. De acuerdo con la forma de realización preferida de la presente invención, la planta es una planta de cultivo. Los ejemplos de plantas de cultivo incluyen soja, girasol, cañóla, alfalfa, colza, linasa, algodón, tomate, papa y tabaco. Con más preferencia, la planta es una planta monocotiledónea. Ejemplos de plantas monocotiledóneas incluyen caña de azúcar. Con mayor preferencia la planta es un cereal. Los ejemplos de cereales incluyen arroz, maíz, trigo, cebeda, mijo, centeno, triticale, sorgo, triticum dicoccum, espelta, sécale, triticum monococcum, eragrostertef, sorgo grano o milo y avenas.
La invención también se extiende a las partes cosechables de una planta que comprenden una secuencia de ácidos nucleicos aislada que codifica un polipéptido ODC, o un polipéptido BIHD1 , o un polipéptido THOM, o un polipéptido BIHD2 (como se definió anteriormente en la presente). Dichas partes cosechables incluyen, pero no se limitan a semillas, hojas, frutos, flores, tallos, raíces, rizomas, tubérculos y bulbos. La invención además se refiere a productos derivados, con preferencia derivados directamente, de una parte cosechable de dicha planta, tal como pelets secos o polvos, aceites, grasas y ácidos grasos, almidón o proteínas.
De acuerdo con una característica preferida de la invención, la expresión modulada es expresión incrementada. Los métodos para incrementar la expresión de los ácidos nucleicos o genes, o productos génicos, están bien documentados en el arte y se proveen ejemplos de los mismos en la sección de definiciones.
Tal como se mencionó anteriormente, un método preferido para modular la expresión de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido ODC, o un polipéptido BIHD1 , o un polipéptido MYB30, o un polipéptido THOM, o un polipéptido BIHD2 es al introducir y expresar en una planta un secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido ODC o un polipéptido BIHD1 , o un polipéptido MYB30, o un polipéptido THOM, o un polipéptido BIHD2; sin embargo los efectos de llevar a cabo el método, es decir mejorar los rasgos relacionados con el rendimiento también se pueden lograr usando otras técnicas bien conocidas, que incluyen pero sin limitaciones, a la marcación de la activación del T-ADN, TILLING, recombinación homologa. En la sección de definiciones se provee una descripción de estas técnicas.
La presente invención también abarca el uso de las secuencias de ácidos nucleicos que codifican polipéptidos ODC, o polipéptidos MYB30, o polipéptidos THOM como los descritos en la presente y el uso de estos polipéptidos ODC, o polipéptidos MYB30, o polipéptidos THOM para mejorar cualquiera de los rasgos mencionados anteriormente relacionados con el rendimiento en las plantas.
Además, la presente invención también abarca el uso de las secuencias de ácidos nucleicos que codifican polipéptidos BIHD1 , o polipéptidos BIHD2 como el descripto en la presente y el uso de estos polipéptidos BIHD1 , o polipéptidos BIHD2 para incrementar cualquiera de los rasgos anteriormente mencionados relacionados con el rendimiento en las plantas, bajo condiciones de crecimiento normales, bajo condiciones de crecimiento por estrés abiótico (con preferencia condiciones de crecimiento por estrés osmótica), y bajo condiciones de crecimiento de menor disponibilidad de nutrientes, con preferencia bajo condiciones de menor disponibilidad de nitrógeno.
Con respecto a las secuencias ODC, las secuencias de ácidos nucleicos que codifican al polipéptido ODC descripto en la presente, o los propios polipéptidos ODC, pueden ser de utilidad en programas de reproducción en los cuales se identifica un marcador de ADN que puede estar ligado genéticamente con un gen que codifica al polipéptido ODC. Los ácidos nucleicos / genes, o los propios polipéptidos ODC se pueden usar para definir un marcador molecular. Este marcador de ADN o proteína se puede usar luego en programas de reproducción para seleccionar plantas que tienen rasgos mejorados relacionados con el rendimiento como se definió anteriormente en la presente en los métodos de la invención.
Con respecto a las secuencias BIHD1 , las secuencias de ácidos nucleicos que codifican polipéptidos BIHD1 descriptos en la presente, o los propios polipéptidos BIHD1 , pueden ser de utilidad en programas de reproducción en los cuales se identifica un marcador de ADN que puede estar ligado genéticamente con un gen que codifica al polipéptido BIHD1. Las secuencias de ácidos nucleicos / genes, o los propios polipéptidos BIHD1 se pueden usar para definir un marcador molecular. Este marcador de ADN o proteína se puede usar luego en programas de reproducción para seleccionar plantas con rasgos incrementados relacionados con el rendimiento, como se definió anteriormente en la presente en los métodos de la invención.
Con respecto a las secuencias MYB30, las secuencias de ácidos nucleicos que codifican polipéptidos MYB30 descriptos en la presente, o los propios polipéptidos
MYB30, pueden ser de utilidad en programas de reproducción en los cuales se identifica un marcador de ADN que puede estar ligado genéticamente con un gen que codifica al polipéptido MYB30. Los ácidos nucleicos / genes, o los propios polipéptidos MYB30 se pueden usar para definir un marcador molecular. Este marcador de ADN o proteína se puede usar luego en programas de reproducción para seleccionar plantas que tienen rasgos mejorados relacionados con el rendimiento como se definió anteriormente en la presente en los métodos de la invención.
Con respecto a las secuencias THOM, los ácidos nucleicos que codifican al polipéptido THOM descriptos en la presente, o los propios polipéptidos THOM, pueden ser de utilidad en programas de reproducción en los cuales se identifica un marcador de ADN que puede estar ligado genéticamente con un gen que codifica al polipéptido THOM. Los ácidos nucleicos / genes, o los propios polipéptidos THOM se pueden usar para definir un marcador molecular. Este marcador de ADN o proteína se puede usar luego en programas de reproducción para seleccionar plantas que tienen rasgos mejorados relacionados con el rendimiento como se definió anteriormente en la presente en los métodos de la invención.
Con respecto a la secuencia BIHD2, las secuencias de ácidos nucleicos que codifican polipéptidos BIHD2 descriptos en la presente, o los propios polipéptidos BIHD2, pueden ser de utilidad en programas de reproducción en los cuales se identifica un marcador de ADN que puede estar ligado genéticamente con un gen que codifica al polipéptido BIHD2. Las secuencias de ácidos nucleicos / genes, o los propios polipéptidos BIHD2 se pueden usar para definir un marcador molecular. Este marcador de ADN o proteína se puede usar luego en programas de reproducción para seleccionar plantas que tienen rasgos incrementados relacionados con el rendimiento, como se definió anteriormente en la presente en los métodos de la invención.
Las variantes alélicas de una secuencia de ácidos nucleicos / genes que codifica un polipéptido ODC, o un polipéptido BIHD1 , o un polipéptido MYB30, o un polipéptido THOM, o un polipéptido BIHD2 también puede ser de utilidad en programas de reproducción asistidos por marcadores. Dichos programas de reproducción a veces requieren de la introducción de una variación alélica para el tratamiento mutagénico de las plantas, usando por ejemplo mutagénesis EMS; de foma alternativa, el programa puede comenzar con una colección de variantes alélicas denominados de origen "natural" causadas de manera no intencional. Luego tiene lugar la identificación de las variantes
alélicas, por ejemplo, por medio de PCR. Esto es seguido por un paso para seleccionar variantes alélicas superiores de la secuencia en cuestión y que permiten obtener un mayor rendimiento. La selección se lleva a cabo típicamente al monitorear el crecimiento de plantas que contienen diferentes variantes alélicas de la secuencia en cuestión. El crecimiento puede ser monitoreado en un invernadero o en el campo. Otros pasos opcionales incluyen el cruzamiento de plantas, en las cuales se había identificado la variante alélica superior, con otra planta. Esto se podría usar, por ejemplo, para obtener una combinación de características fenotípicas interesantes.
Las secuencias de ácidos nucleicos que codifican los polipéptidos ODC, o los polipéptidos BIHD1 , o los polipéptidos MYB30, o los polipéptidos THOM, o los polipéptidos BIHD2 también se pueden usar como sondas para el mapeo genético y físico de los genes de los que forman parte y como marcadores de rasgos ligados a dichos genes. Dicha información puede ser útil en la reproducción de plantas, con el objeto de desarrollar líneas con los fenotipos deseados. Dicho uso de las secuencias de ácidos nucleicos que codifican un polipéptido ODC, o un polipéptido BIHD, o un polipéptido MYB30, o un polipéptido THOM, o un polipéptido BIHD2 solamente requiere una secuencia de ácidos nucleicos de al menos 15 nucleótidos de longitud. Las secuencias de ácidos nucleicos que codifican un polipéptido ODC, o un polipéptido BIHD1 , o un polipéptido MYB30, o un polipéptido THOM, o un polipéptido BIHD2 se pueden usar como marcadores de polimorfismos de longitud de fragmentos de restricción (RFLP). Los transferidos de análisis Southern (Sambrook J, Fritsch EF y Maniatis T (1989) Molecular Cloning, A Laboratory Manual) de ADN genómico vegetal digerido por restricción pueden emplearse en pruebas con sondas con las secuencias de ácidos nucleicos que codifican un polipéptido ODC, o un polipéptido BIHD1 , o un polipéptido MYB30, o un polipéptido THOM, o un polipéptido BIHD2. Luego pueden someterse los patrones de bandas resultantes a análisis genéticos, usando programas de computadora tales como MapMaker (Lander et al. (1987) Genomics 1 : 174-181 ) con el fin de construir un mapa genético. Además, las secuencias de ácidos nucleicos se pueden usar como sondas para transferencias Southern que contengan ADN genómico tratado con endonucleasas de restricción de un conjunto de individuos que representen los progenitores y la progenie de un cruzamiento genético definido. Se observa la segregación de los polimorfismos de ADN y se usa para calcular la posición de la secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido ODC, un polipéptido BIHD1 , o un polipéptido MYB30, o un polipéptido
THOM, o un polipéptido BIHD2 en el mapa genético obtenido anteriormente usando esta población (Botstein et al. (1980) Am. J. Hum. Genet. 32:314-331 ).
La producción y el uso de sondas derivadas de genes vegetales para el uso en el mapeo genético se describe en Bernatzky y Tanksley (1986) Plant Mol. Biol. Repórter 4: 37-41. En numerosas publicaciones se describe el mapeo genético de clones de cADN específico usando la metodología indicada anteriormente o variaciones de la misma. Por ejemplo, se pueden usar poblaciones de cruzamientos F2, poblaciones de retrocruza, poblaciones cruzadas al azar, líneas casi isogénicas y otros conjuntos de individuos para el mapeo. Dichas metodologías son bien conocidas por los expertos en el arte.
Las sondas de la secuencia de ácidos nucleicos también se pueden usar para el mapeo físico (es decir, localización de secuencias sobre mapas físicos; véase Hoheisel et al. En: Non-mammalian Genomic Analysis: A Practical Guide, Academic Press 1996, pp. 319-346, y las referencias citadas en dicha publicación).
En otra forma de realización, las sondas de ácido nucleic se pueden usar en el mapeo por hibridación directa con fluorescencia in situ (FISH) (Trask (1991 ) Trends Genet. 7: 149-154). Aunque los métodos actuales de mapeo FISH favorecen el uso de clones de mayor tamaño (entre varios kb y varios cientos de kb; véase Laan et al. (1995) Genome Res. 5:13-20), los mejoramientos en la sensibilidad pueden permitir la realización de mapeo FISH con sondas más cortas.
Se puede llevar a cabo una variedad de métodos de mapeo genético y físico basados en la amplificación de secuencia de ácidos nucleicos usando las secuencias de ácidos nucleicos. Los ejemplos incluyen amplificación específica de alelos (Kazazian (1989) J. Lab. Clin. Med. 11 :95-96), polimorfismo de fragmentos amplificados por PCR (CAPS; Sheffield ef al. (1993) Genomics 16:325-332), unión específica de alelos (Landegren ef al. (1988) Science 241 :1077-1080), reacciones de extensión de nucleótidos (Sokolov (1990) Nucleic Acid Res. 18:3671 ), mapeo de híbridos con radiación (Walter et al. (1997) Nal Genet. 7:22-28) y mapeo Happy (Dear y Cook (1989) Nucleic Acid Res. 17:6795-6807). Para estos métodos, se usa la secuencia de un ácido nucleico para diseñar y producir pares de cebadores que se usarán en la reacción de amplificación o en reacciones de extensión de cebadores. El diseño de estos cebadores es bien conocido por los expertos en el arte. En los métodos que emplean un mapeo genético basado en PCR, puede ser necesario identificar diferencias en las secuencias de ADN entre los progenitores del cruzamiento de mapeo, en la región que corresponde a la secuencia de
ácido nucleico deseada. Sin embargo, en general esto no es necesario para los métodos de mapeo.
Los métodos de acuerdo con la presente invención dan como resultado plantas que tienen rasgos mejorados y/o incrementados relacionados con el rendimiento, como se describió anteriormente en la presente. Estos rasgos también se pueden combinar con otros rasgos económicamente ventajosos, tal como otros rasgos para mejorar el rendimiento y/o rasgos para incrementar el rendimiento, tolerancia a tipos de estrés abióticos y bióticos, tolerancia a herbicidas, insecticidas, rasgos que modifican diversas características de la arquitectura y/o características bioquímicas y/o características fisiológicas.
ítems
1 . Un método para mejorar los rasgos relacionados con el rendimiento en las plantas con respecto a las plantas de control, que comprende modular la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido Ornitina Descarboxilasa y opcionalmente seleccionar las plantas que tienen rasgos mejorados relacionados con el rendimiento.
2. Método de acuerdo con el ítem 1 , en donde dicho polipéptido Ornitina Descarboxilasa, cuando se usa en la construcción de un árbol filogenético de los polipéptidos de descarboxilasa de los aminoácidos básicos del plegamiento del barril alfa/beta, se agrupa con los ciados que comprenden Ornitina Descarboxilasa, en vez de polipéptidos Arginina Descarboxilasa, Diaminopimelato Descarboxilasa, o Carboxinorespermidina Descarboxilasa.
. Método de acuerdo con el ítem 1 o 2, en donde dicho polipéptido Ornitina Descarboxilasa comprende una o más de las siguientes secuencias:
(i) 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia con la secuencia de aminoácidos de cualquiera de los polipéptidos de la Tabla A1
(¡i) 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia con la secuencia de aminoácidos de cualquiera de los dominios como se expresan en la Tabla C1 del Ejemplo 4.
(iii) 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia con la secuencia de aminoácidos del
Motivo 1 :
[N/G]AR[C/V]P[L/M][G/S][P/L]K[Y/F]GALPEE[V/A]EPLL[R/Q][A/T]A[Q/K][A/E][ A/L][G/R]LTV[S/V]GVSFH[V/I]GSG (SEQ ID NO: 51 );
(iv) 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia con la secuencia de aminoácidos del
Motivo 2: [K/D][D/Q][P/A]FYV[LA ]DL[G/A][EA/]W[S/R]LMDQW[R/K/N][A/S] (SEQ ID NO: 52);
(v) 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia con la secuencia de aminoácidos del Motivo 3:
RI[V/I][F/Y]ANPCK[P/R]ES[D/H]I[I/K/R][Y/F]AA[ S]VGVNLTT[Y/F]DSEDE[V/L ][Y/E]K[IA/][R/A/K]KHHP (SEQ ID NO: 53);
(vi) 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia con la secuencia de aminoácidos del Motivo 4: EY[W/Y]I[N/D]DG[UV/I]YGS[F/M/L]NC[IA ]L[Y/F]DHAT (SEQ ID NO:
54);
(vii) 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia con la secuencia de aminoácidos del Motivo 5: EYVLSLG[V/I]SPD (SEQ ID NO: 55);
(viii) 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%,
99% o más de identidad de secuencia con la secuencia de aminoácidos del Motivo 6: AI[A/E]AA[K/R]EVF[E/D][T/A]A[A/S][K/Q/R][L/F]G[M/L][P/S][K/R/P]M[T/R]VL[D/ N][IA ]GGGFT[S/A]G[H/P]QF[T/E][T/E]AA[A/V][A/KA ][V/I][K/N][S/A] (SEQ ID NO: 56);
(ix) 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia con la secuencia de aminoácidos del Motivo 7: [G/I]G[G/A]AP[P/TA ]AAAA[A/E][EN][N/D/G][G/H]TRKV[V/I]PLS[R/K]DALQDF M[V/L]SIITQKLQD[E/D] (SEQ ID NO: 57);
(x) 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia con la secuencia de aminoácidos del Motivo 8: QT[V/I]IVSGLNPAAILQ (SEQ ID NO: 58).
4. Método de acuerdo con el ítem 1 , 2 o 3, en donde dicha expresión modulada se efectuó al introducir y expresar en una planta un ácido nucleico que codifica un polipéptido Ornitina Descarboxilasa.
5. Método de acuerdo con cualquier ítem precedente, en donde dicho ácido nucleico que codifica un polipéptido Ornitina Descarboxilasa codifica cualquiera de las proteínas enumeradas en la Tabla A1 o es una porción de dicho ácido nucleico, o un ácido nucleico capaz de hibridarse con dicho ácido nucleico o el complemento del mismo.
6. Método de acuerdo con cualquier ítem precedente, en donde dicha secuencia de ácidos nucleicos codifica un ortólogo o parálogo de cualquiera de las proteínas indicadas en la Tabla A1.
7. Método de acuerdo con cualquier ítem precedente, en donde dichos rasgos mejorados relacionados con el rendimiento comprenden mayor biomasa de brote y/o rendimiento de semilla con respecto a las plantas de control.
8. Método de acuerdo con cualquier ítem precedente, en donde dichos rasgos mejorados relacionados con el rendimiento se pueden obtener en condiciones de cultivo con deficiencia de nitrógeno.
9. Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 4 a 8, en donde dicho ácido nucleico está ligado operativamente a un promotor constitutivo, con preferencia a un promotor GOS2, con máxima preferencia a un promotor GOS2 del arroz.
10. Método de acuerdo con cualquier ítem precedente, en donde dicho ácido nucleico que codifica un polipéptido Ornitina Descarboxilasa es de origen vegetal, con preferencia de una planta dicotiledónea, con más preferencia de la familia Solanaceae, con máxima preferencia de Nicotiana tabacum.
1 1. Planta o parte de la misma, incluso semillas, que se pueden obtener por medio de un método de acuerdo con cualquier ítem precedente, en donde dicha planta o parte de la misma comprende un ácido nucleico recombinante que codifica un polipéptido Ornitina Descarboxilasa.
12. Construcción que comprende:
(i) ácido nucleico que codifica un polipéptido Ornitina Descarboxilasa como se definió en los ítems 1 , 2 o 3,
(ii) una o más secuencias de control capaces de dirigir la expresión de la secuencia de ácidos nucleicos de (a); y opcionalmente
(¡ii) una secuencia de terminación de transcripción.
13. Construcción de acuerdo con el ítem 12, en donde una de dichas secuencias de control es un promotor constitutivo, con preferencia un promotor GOS2, con máxima preferencia un promotor GOS2 del arroz.
1 . Uso de una construcción de acuerdo con el ítem 12 o 13 en un método para obtener plantas que tienen mayor rendimiento, en particular mayor rendimiento de semilla con respecto a las plantas de control.
15. Planta, parte de planta o célula vegetal transformada con una construcción de acuerdo con el ítem 12 o 13.
16. Método para la producción de una planta transgénica que tiene mayor rendimiento, con preferencia mayor rendimiento de semilla con respecto a las plantas de control, que comprende:
(i) introducir y expresar en una planta un ácido nucleico que codifica un polipéptido Ornitina Descarboxilasa como se definió en el ítem 1 , 2 o 3; y (ii) cultivar ia célula vegetal en condiciones que promuevan el desarrollo y crecimiento de la planta; y opcionalmente
(iii) seleccionar las plantas que tienen rasgos mejorados relacionados con el rendimiento.
17. Planta transgénica que tiene mayor rendimiento, en particular mayor biomasa, con respecto a las plantas de control, que resultan de la expresión modulada de un ácido nucleico que codifica un polipéptido Ornitina Descarboxilasa como se definió en el ítem 1 , 2 o 3 o una célula vegetal transgénica de dicha planta transgénica.
18. Planta transgénica de acuerdo con el ítem 11 , 15 o 17, o una célula vegetal transgénica derivada de esta, en donde dicha planta es una planta de cultivo o una planta monocotiledónea o un cereal, tal como arroz, maíz, trigo, cebada, mijo, centeno, triticale, sorgo y avenas.
19. Partes cosechables de una planta de acuerdo con el ítem 18, en donde dichas partes cosechables, con preferencia, son semillas y/o biomasa de brotes.
0. Productos derivados de una planta de acuerdo con el ítem 18 y/o de las partes cosechables de una planta de acuerdo con el ítem 19.
1. Uso de un ácido nucleico que codifica un polipéptido Ornitina Descarboxilasa para incrementar el rendimiento, en particular para incrementar los brotes y/o la biomasa en las plantas, con respecto a las plantas de control.
22. Un método para incrementar los rasgos relacionados con el rendimiento en las plantas con respecto a las plantas de control, que comprende incrementar la expresión en una planta de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido homeodominio inducido por benzotiadiazol 1 (BIHD1), en el cual el polipéptido BIHD1 tiene, en orden creciente, de preferencia, al menos 50%, 55%,
60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia de los aminoácidos con un polipéptido BIHD1 como se representa en la SEQ ID NO: 67, y opcionalmente seleccionar las plantas que tienen rasgos incrementados relacionados con el rendimiento.
23. Método de acuerdo con el ítem 22, en donde dicho polipéptido BIHD1 comprende:
(i) un dominio homeobox con un acceso a InterPro IPR0001356; (ii) un dominio POX con un acceso a InterPro IPR006563; y (ii) al menos un dominio de espiral entrelazado previsto.
24. Método de acuerdo con el ítem 22 o 23, en donde dicho polipéptido BIHD1 , cuando se usa en la construcción de un árbol filogenético BIHD1 , tal como el representado en la Figura 4, se agrupa con el ciado de los polipéptidos de homeodominio BELL-1, en vez de cualquier otro ciado del polipéptido de homeodominio.
25. Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 22 a 24, en donde dicho polipéptido BIHD1 tiene, en orden creciente, de preferencia, al menos 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia de los aminoácidos con cualquiera de las secuencias de polipéptidos indicadas en la Tabla A2 en la presente.
26. Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 22 a 25, en donde dicha secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD1 se representa por cualquiera de la secuencia de ácidos nucleicos SEQ ID NOs indicada en la Tabla A2 o una porción de la misma, o una secuencia capaz de hibridarse con cualquiera de las secuencias de ácidos nucleicos SEQ ID NOs indicadas en la Tabla A2.
7. Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 22 a 26, en donde dicha secuencia de ácidos nucleicos codifica un ortólogo o parálogo de cualquiera de la secuencia de polipéptidos SEQ ID NOs indicada en la Tabla A2.
8. Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 22 a 27, en donde dicha expresión incrementada se efectúa por una o más de: marcación de la activación del ADN-T, TILLING, o recombinación homologa.
29. Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 22 a 28, en donde dicha expresión incrementada se efectúa al introducir y expresar en una planta una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD1.
30. Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 22 a 29, en donde dicho rasgo incrementado relacionado con el rendimiento es uno o más de: mayor vigor temprano, mayor rendimiento total de semilla por planta, mayor cantidad de semillas llenas, mayor cantidad total de semillas, o mayor índice de cosecha.
31. Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 22 a 30, en donde dicha secuencia de ácidos nucleicos está ligado operativamente a un promotor específico de semilla. 32. Método de acuerdo con el ítem 31 , en donde dicho promotor específico de semilla, con preferencia, es un promotor WS118, con mayor preferencia, un promotor WS118 del arroz, con máxima preferencia, un promotor WSI19 como se representa en la SEQ ID NO: 84.
33. Método de acuerdo con el ítem 31 , en donde dicho promotor específico de semilla, con preferencia, es un promotor RAB21 , con mayor preferencia, un promotor
RAB21 del arroz, con máxima preferencia, un promotor RAB21 como se representa en la SEQ ID NO: 85.
34. Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 22 a 33, en donde dicha secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD1 es de origen vegetal, con preferencia, de una planta monocotiledónea, con más preferencia, de la familia
Poacae, con mayor preferencia, del género Oryza, con máxima preferencia, de Oryza sativa.
35. Plantas, partes de esta (incluso semillas), o células vegetales que se pueden obtener mediante un método de acuerdo con cualquier ítem precedente, en donde dicha planta, parte o célula de esta comprende un transgén de ácido nucleico aislado que codifica un polipéptido BIHD1 ligado operativamente a un promotor específico de semilla.
36. Construcción que comprende:
(a) una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD1 como se definió en cualquiera de los ítems 22 a 27;
(b) una o más secuencias de control capaces de dirigir la expresión de la secuencia de ácidos nucleicos de (a); y opcionalmente
(c) una secuencia de terminación de transcripción.
37. Construcción de acuerdo con el ítem 36, en donde dicha secuencia de control es un promotor específico de semilla.
38. Uso de una construcción de acuerdo con el ítem 36 o 37 en un método para obtener plantas que tienen rasgos incrementados relacionados con el rendimiento con respecto a las plantas de control, donde dichos rasgos incrementados relacionados con el rendimiento son uno o más de: mayor vigor temprano, mayor rendimiento total de semilla por planta, mayor cantidad de semillas llenas, mayor cantidad total de semillas, o mayor índice de cosecha.
39. Planta, parte de planta o célula vegetal transformada con una construcción de acuerdo con el ítem 36 o 37.
40. Método para la producción de plantas transgénicas que tienen rasgos incrementados relacionados con el rendimiento con respecto a las plantas de control, que comprende:
(i) introducir y expresar en una planta, parte de planta, o célula vegetal, una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD1 como se definió en cualquiera de los ítems 22 a 27; y
(ii) cultivar la célula vegetal, parte de planta, o planta en condiciones que promuevan el desarrollo y crecimiento de la planta.
41 . Planta transgénica que tiene rasgos incrementados relacionados con el rendimiento con respecto a las plantas de control, que resulta de la expresión incrementada de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD1 como se definió en cualquiera de los ítems 22 a 27, ligado operativamente a un promotor específico de semilla, o una célula vegetal transgénica o parte de planta transgénica derivada de dicha planta transgénica.
42. Planta transgénica de acuerdo con el ítem 35, 39 o 41 , en donde dicha planta es una planta de cultivo o una planta monocotiledónea o un cereal, tal como arroz, maíz, trigo, cebada, mijo, centeno, triticale, sorgo y avenas, o una célula vegetal transgénica de dicha planta transgénica.
43. Partes cosechables que comprenden una secuencia de ácidos nucleicos aislada que codifica un polipéptido BIHD1 , de una planta de acuerdo con el ítem 42, en donde dichas partes cosechables, con preferencia, son semillas.
44. Productos que comprenden una secuencia de ácidos nucleicos aislada que codifica un polipéptido BIHD1 derivado, de una planta de acuerdo con el ítem 42 y/o de las
partes cosechables de una planta de acuerdo con el ítem 43.
45. Uso de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptído BIHD1 como se definió en cualquiera de los ítems 22 a 27, para incrementar los ragos relacionados con el rendimiento, que comprende uno o más de: mayor vigor temprano, mayor rendimiento total de semilla por planta, mayor cantidad de semillas llenas, mayor cantidad total de semillas, o mayor índice de cosecha.
46. Un método para mejorar los rasgos relacionados con el rendimiento en las plantas con respecto a las plantas de control, que comprende modular la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptído MYB30, en donde dicho polipéptído MYB30 comprende al menos un dominio SANT.
47. Método de acuerdo con el ítem 46, en donde dicho polipéptído MYB30 comprende uno o más de los motivos 9 a 1 1 (SEQ ID NO: 1 19 a SEQ ID NO: 121).
48. Método de acuerdo con el ítem 46 o 47, en donde dicha expresión modulada se efectuó al introducir y expresar en una planta un ácido nucleico que codifica un polipéptído MYB30.
49. Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 46 a 48, en donde dicho ácido nucleico que codifica un polipéptído MYB30 codifica cualquiera de las proteínas enumeradas en la Tabla A3 o es una porción de dicho ácido nucleico, o un ácido nucleico capaz de híbridarse con dicho ácido nucleico.
50. Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 46 a 49, en donde dicha secuencia de ácidos nucleicos codifica un ortólogo o parálogo de cualquiera de las proteínas indicadas en la Tabla A3.
51 . Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 46 a 50, en donde dichos rasgos mejorados relacionados con el rendimiento comprenden mayor biomasa incrementada y/o mayor vigor de emergencia con respecto a las plantas de control.
52. Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 46 a 51 , en donde dichos rasgos mejorados relacionados con el rendimiento se obtienen bajo condiciones sin estrés.
53. Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 48 a 52, en donde dicho ácido nucleico está ligado operativamente a un promotor específico de tejido verde, con preferencia, a un promotor pPcR, con mayor preferencia, a un promotor pPcR del arroz.
54. Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 46 a 53, en donde dicho ácido nucleico que codifica un polipéptído MYB30 es de origen vegetal, con preferencia,
de una planta dicotiledónea, con más preferencia, de la familia Brassicaceae, con mayor preferencia, del género Arabidopsis, con máxima preferencia, de Arabidopsis th aliana.
55. Planta o parte de la misma, incluso semillas, que se pueden obtener mediante un método de acuerdo con cualquier ítem precedente, en donde dicha planta o parte de la misma comprende un ácido nucleico recombinante que codifica un polipéptido MYB30.
56. Construcción que comprende:
(i) ácido nucleico que codifica un polipéptido de clase MYB30 como se definió en los ítems 46 o 47;
(ii) una o más secuencias de control capaces de dirigir la expresión de la secuencia de ácidos nucleicos de (a); y opcionalmente
(iii) una secuencia de terminación de transcripción.
57. Construcción de acuerdo con el ítem 56, en donde una de dichas secuencias de control es un promotor específico de tejido verde, con preferencia, un promotor pPcR, con máxima preferencia, un promotor pPcR del arroz.
58. Uso de una construcción de acuerdo con el ítem 56 o 57, en un método para obtener plantas que tienen mayor rendimiento, en particular mayor biomasa y/o mayor vigor de emergencia con respecto a las plantas de control.
59. Planta, parte de planta o célula vegetal transformada con una construcción de acuerdo con el ítem 56 o 57.
60. Método para la producción de una planta transgénica que tiene mayor rendimiento, en particular mayor biomasa y/o mayor vigor de emergencia con respecto a las plantas de control, que comprende:
(i) introducir y expresar en una planta un ácido nucleico que codifica un polipéptido MYB7 como se definió en el ítem 46 o 47; y
(ii) cultivar la célula vegetal en condiciones que promuevan el desarrollo y crecimiento de la planta.
61. Planta transgénica que tiene mayor rendimiento, en particular mayor biomasa y/o mayor vigor de emergencia, con respecto a las plantas de control, que resultan de la expresión modulada de un ácido nucleico que codifica un polipéptido MYB30 como se definió en el ítem 46 o 47, o una célula vegetal transgénica derivada de dicha planta transgénica.
62. Planta transgénica de acuerdo con el ítem 55, 59 o 61 , o una célula vegetal transgénica derivada de esta, en donde dicha planta es una planta de cultivo o una planta monocotiledónea o un cereal, tal como arroz, maíz, trigo, cebada, mijo, centeno, triticale, sorgo y avenas.
63. Partes cosechables de una planta de acuerdo con el ítem 62, en donde dichas partes cosechables con preferencia presentan biomasa vegetativa.
64. Productos derivados de una planta de acuerdo con el ítem 62 y/o de las partes cosechables de una planta de acuerdo con el ítem 63.
65. Uso de un ácido nucleico que codifica un polipéptido MYB30 para mejorar los rasgos relacionados con el rendimiento, en particular para incrementar la biomasa y/o el vigor de emergencia en las plantas, con respecto a las plantas de control.
66. Un método para mejorar los rasgos relacionados con el rendimiento en las plantas con respecto a las plantas de control, que comprende modular la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido THOM, en donde dicho polipéptido THOM comprende (i) un dominio de cierre de leucina "HD-ZIP N- terminal" (ii) un dominio homeobox, (iii) un dominio de cierre de leucina HALZ asociado con el dominio homeobox.
67. Método de acuerdo con el ítem 66, en donde dicho polipéptido THOM comprende uno o más de los siguientes motivos:
(i) Motivo 12, SEQ ID NO: 124,
(ii) Motivo 13, SEQ ID NO: 125,
(iii) Motivo 14, SEQ ID NO: 126.
68. Método de acuerdo con el ítem 66 o 67, en donde dicha expresión modulada se efectuó al introducir y expresar en una planta un ácido nucleico que codifica un polipéptido THOM.
69. Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 66 a 68, en donde dicho ácido nucleico que codifica un polipéptido THOM codifica cualquiera de las proteínas enumeradas en la Tabla A4 o es una porción de dicho ácido nucleico, o un ácido nucleico capaz de hibridarse con dicho ácido nucleico.
70. Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 66 a 69, en donde dicha secuencia de ácidos nucleicos codifica un ortólogo o parálogo de cualquiera de las proteínas indicadas en la Tabla A4.
71. Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 66 a 70, en donde dichos rasgos
mejorados relacionados con el rendimiento comprenden mayor rendimiento, con preferencia, mayor rendimiento de semilla con respecto a las plantas de control.
72. Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 68 a 71 , en donde dicho ácido nucleico está ligado operativamente a un promotor constitutivo, con preferencia, a un promotor GOS2, con máxima preferencia, a un promotor GOS2 del arroz.
73. Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 66 a 72, en donde dicho ácido nucleico que codifica un polipéptido THOM es de origen vegetal, con preferencia, de una planta dicotiledónea, con más preferencia de la familia Solanaceae, con mayor preferencia del género Solanum, con máxima preferencia de Solanum lycopersicum.
74. Planta o parte de la misma, incluso semillas, que se pueden obtener mediante un método de acuerdo con cualquiera de los ítems 66 a 73, en donde dicha planta o parte de la misma comprende un ácido nucleico recombinante que codifica un polipéptido THOM.
75. Construcción que comprende:
(i) ácido nucleico que codifica un polipéptido THOM como se definió en los ítems 65 o 66;
(¡i) una o más secuencias de control capaces de dirigir la expresión de la secuencia de ácidos nucleicos de (a); y opcionalmente
(i¡¡) una secuencia de terminación de transcripción.
76. Construcción de acuerdo con el ítem 75, en donde una de dichas secuencias de control es un promotor constitutivo, con preferencia un promotor GOS2, con máxima preferencia un promotor GOS2 del arroz.
77. Uso de una construcción de acuerdo con el ítem 75 o 76 en un método para obtener plantas que tienen mayor rendimiento, en particular mayor biomasa y/o mayor rendimiento de semilla con respecto a las plantas de control.
8. Planta, parte de planta o célula vegetal transformada con una construcción de acuerdo con el ítem 75 o 76.
9. Método para la producción de una planta transgénica que tiene mayor rendimiento, en particular mayor rendimiento incrementado de semilla con respecto a las plantas de control, que comprende:
(i) introducir y expresar en una planta un ácido nucleico que codifica un polipéptido THOM como se definió en el ítem 66 o 67; y
(ü) cultivar la célula vegetal en condiciones que promuevan el desarrollo y crecimiento de la planta.
Planta transgénica que tiene mayor rendimiento, en particular mayor rendimiento de semilla, con respecto a las plantas de control, que resultan de la expresión modulada de un ácido nucleico que codifica un polipéptido THOM como se definió en el ítem 66 o 67, o una célula vegetal transgénica de dicha planta transgénica. Planta transgénica de acuerdo con el ítem 74, 78 o 80, o una célula vegetal transgénica derivada de esta, en donde dicha planta es una planta de cultivo o una planta monocotiledónea o un cereal, tal como arroz, maíz, trigo, cebada, mijo, centeno, triticale, sorgo triticum dicoccun, espelta, sécale, thticum monococcum, eragrostertef, sorgo grano o milo y avenas.
Partes cosechables de una planta de acuerdo con el ítem 81 , en donde dichas partes cosechables, con preferencia, son semillas y/o biomasa de brotes.
Productos derivados de una planta de acuerdo con el ítem 81 y/o de las partes cosechables de una planta de acuerdo con el ítem 82.
Uso de un ácido nucleico que codifica un polipéptido THOM para incrementar el rendimiento, en particular para incrementar el rendimiento de semilla y/o la biomasa de brote en las plantas, con respecto a las plantas de control.
Un método para incrementar los rasgos relacionados con el rendimiento en las plantas con respecto a las plantas de control, que comprenden incrementar la expresión en una planta de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido homeodominio inducido por benzotiadiazol 2 (BIHD2), donde dicho polipéptido BIHD2 tiene, en orden creciente, de preferencia al menos 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia de los aminoácidos con un polipéptido BIHD2 como se representa en la
SEQ ID NO: 193, y opcionalmente seleccionar las plantas que tienen rasgos incrementados relacionados con el rendimiento.
Método de acuerdo con el ítem 85, en donde dicho polipéptido BIHD2 comprende: (i) un dominio homeobox con un acceso a InterPro IPR0001356; (ii) un dominio POX con un acceso a InterPro IPR006563; y (ii) al menos un dominio de espiral entrelazado previsto.
Método de acuerdo con el ítem 85 o 86, en donde dicho polipéptido BIHD2, es un polipéptido que comprende un dominio que tiene al menos 50%, 51 %, 52%, 53%,
54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61 %, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71 %, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81 %, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91 %, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, o 99% de identidad de secuencia global con cualquiera de los dominios i) un dominio homeobox con un acceso a InterPro IPR0001356; (¡i) un dominio POX con un acceso a InterPro IPR006563 tal como se presenta en cualquiera de los polipéptidos de la Tabla A5, con preferencia tal como se presenta en la SEQ ID NO:193.
88. Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 85 a 87, en donde dicho polipéptido BIHD2 tiene, en orden creciente, de preferencia al menos 50%, 55%, 60%, 65%,
70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia de los aminoácidos con cualquiera de las secuencias de polipéptidos indicadas en la Tabla A5 en la presente.
89. Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 85 a 88, en donde dicha secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD2 se representa por cualquiera de las secuencias de ácidos nucleicos SEQ ID NOs indicadas en la Tabla A5 o una porción de la misma, o una secuencia capaz de hibridarse con cualquiera de las secuencias de ácidos nucleicos SEQ ID NOs indicadas en la Tabla A5.
90. Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 85 a 89, en donde dicha secuencia de ácidos nucleicos codifica un ortólogo o parálogo de cualquiera de la secuencia de polipéptidos SEQ ID NOs indicada en la Tabla A5.
91 . Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 85 a 90, en donde dicha expresión incrementada se efectúa mediante una o más de: marcación de la activación del ADN-T, TILLING, o recombinación homologa.
92. Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 85 a 91 , en donde dicha expresión incrementada se efectúa al introducir y expresar en una planta una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD2.
93. Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 85 a 92, en donde dicho rasgo incrementado relacionado con el rendimiento es uno o más de: mayor vigor temprano, mayor rendimiento total de semilla por planta, mayor cantidad de semillas llenas, mayor cantidad total de semillas, o mayor índice de cosecha.
94. Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 85 a 93, en donde dicha secuencia de ácidos nucleicos está ligado operativamente a un promotor constitutivo.
95. Método de acuerdo con el ítem 94, en donde dicho promotor constitutivo, con preferencia es un promotor de fuerza mediana, con mayor preferencia seleccionado de una planta derivada del promotor, con máxima preferencia del arroz.
96. Método de acuerdo con el ítem 94, en donde dicho promotor constitutivo, con preferencia es un promotor GOS2, con mayor preferencia un promotor GOS2 del arroz, con máxima preferencia un promotor GOS2 como se representa en la SEQ ID NO. 248.
97. Método de acuerdo con cualquiera de los ítems 85 a 96, en donde dicha secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD2 es de origen vegetal, con preferencia de una planta dicotiledónea, con más preferencia de una planta leguminosa, con mayor preferencia del género medicago, con máxima preferencia de medicago truncatula.
98. Plantas, partes de esta (incluso semillas), o células vegetales que se pueden obtener mediante un método de acuerdo con cualquier ítem precedente, en donde dicha planta, parte o célula de esta comprende un transgén de ácido nucleico aislado que codifica un polipéptido BIHD2 ligado operativamente a un promotor constitutivo.
9. Construcción que comprende:
(i) una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD2 como se definió en cualquiera de los ítems 85 a 90;
(i¡) una o más secuencias de control capaces de dirigir la expresión de la secuencia de ácidos nucleicos de (a); y opcionalmente
(iii) una secuencia de terminación de transcripción.
100. Construcción de acuerdo con el ítem 99, en donde dicha secuencia de control es un promotor constitutivo.
101. Uso de una construcción de acuerdo con los ítems 99 o 100 en un método para obtener plantas que tienen rasgos incrementados relacionados con el rendimiento con respecto a las plantas de control, donde dichos rasgos incrementados relacionados con el rendimiento son uno o más de: mayor vigor temprano, mayor rendimiento total de semilla por planta, mayor cantidad de semillas llenas, mayor cantidad total de semillas, o mayor índice de cosecha.
02. Planta, parte de planta o célula vegetal transformada con una construcción de acuerdo con el ítem 98 o 99.
103. Método para la producción de plantas transgénicas que tienen rasgos incrementados relacionados con el rendimiento con respecto a las plantas de control, que comprende:
(i) introducir y expresar en una planta, parte de planta, o célula vegetal, una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD2 como se definió en cualquiera de los ítems 85 a 90; y
(ii) cultivar la célula vegetal, parte de planta, o planta en condiciones que promuevan el desarrollo y crecimiento de la planta.
104. Planta transgénica que tiene rasgos incrementados relacionados con el rendimiento con respecto a las plantas de control, que resulta de la expresión incrementada de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD2 como se definió en cualquiera de los ítems 85 a 90, ligado operativamente a un promotor constitutivo, o una célula vegetal transgénica o parte de planta transgénica derivada de dicha planta transgénica.
105. Planta transgénica de acuerdo con el ítem 98, 102 o 104, en donde dicha planta es una planta de cultivo o una planta monocotiledónea o un cereal, tal como arroz, maíz, trigo, cebada, mijo, centeno, triticale, sorgo y avenas, o una célula vegetal transgénica derivada de dicha planta transgénica.
106. Partes cosechables que comprenden una secuencia de ácidos nucleicos aislada que codifica un polipéptido BIHD2, de una planta de acuerdo con el ítem 105, en donde dichas partes cosechables con preferencia son semillas.
107. Productos que comprenden una secuencia de ácidos nucleicos aislada que codifica un polipéptido BIHD2 derivada, de una planta de acuerdo con el ítem 105 y/o de las partes cosechables de una planta de acuerdo con el ítem 106.
108. Uso de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD2 como se definió en cualquiera de los ítems 84 a 89 para incrementar los ragos relacionados con el rendimiento, que comprende uno o más de: mayor vigor temprano, mayor rendimiento total de semilla por planta, mayor cantidad de semillas llenas, mayor cantidad total de semillas, o mayor índice de cosecha.
Descripción de las figuras
La presente invención se describirá ahora con referencia a las siguientes figuras en las cuales:
La Figura 1 representa la reacción de descarboxilación catalizada por los polipéptidos ODC.
La Figura 2 A muestra un alineamiento de polipéptidos de descarboxilasas del barril beta/alfa.
La Figura 2 B muestra un árbol filogenético de polipéptidos de descarboxilasas del barril beta/alfa.
La Figura 3 representa el vector binario para mayor expresión en Oryza sativa de un ácido nucleico que codifica ODC bajo el control de un promotor GOS2 (pGOS2) del arroz.
La Figura 4 es un árbol filogenético de Luo et al. (2005; Plant Biol 7: 459-468). Esto demuestra que el polipéptido BIHD1 del arroz se agrupa con la subfamilia BELL 1 de los factores de transcripción de homeodominio, y no con otras subfamilias tales como los polipéptidos de homeodominios de Knottedl , glabra2, HD-Zip y PHD-HDrobust.
La Figura 5 muestra el resultado gráfico del algoritmo COILS que predice al menos un dominio de espiral entrelazado en el polipéptido BIHD1 como se representa en la SEQ ID NO: 67. El eje X representa las coordenadas del residuo de los aminoácidos, el eje Y la probabilidad (de entre el rango de 0 a 1 ) de que haya un dominio de espiral entrelazado, y las tres líneas, la tres ventanas (14, 21 , 28) examinadas.
La Figura 6 muestra un alineamiento de secuencia múltiple AlignX (de Vector NTI 0.3, Invitrogen Corporation) de los polipéptidos BIHD1 de la Tabla A2. El dominio PFAM homeobox PF00046 (intergrado en InterPro con número de acceso IPR0001356) y el dominio PFAM POX PF07526 (integrado en InterPro con número de acceso IPR0006563) se identifican con X debajo de la secuencia de consenso. Los motivos conservados SKY y VSLTLGL también están marcados con X debajo de la secuencia de consenso. Las tres hélices comprendidas en el homeodominio se muestran con una línea negra sobre las secuencias alineadas. Los aminoácidos conservados PYP y WF, que se cree interactúan directamente con la secuencia blanco de ADN, son identificados por su único código de aminoácido.
La Figura 7 muestra el vector binario para una mayor expresión en Oryza sativa de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD1 bajo el control de un promotor específico de semilla (pWSI18 o pRAB21) del arroz.
La Figura 8 representa la estructura del dominio, sec de la SEQ ID NO: 89.
La Figura 9 representa un alineamiento múltiple de los polipéptidos MYB30.
La Figura 10 representa el vector binario para mayor expresión en Oryza sativa de un ácido nucleico que codifica MYB30 bajo el control de un promotor de protoclorofilida reductasa (pPcR) del arroz.
La Figura 11 representa la estructura del dominio de la SEQ ID NO: 123 con dominios o motivos conservados: en negrilla: dominio HD-ZIP, subrayado: dominio homeobox (HOX), en cursiva: cierre de leucina asociada a omeobox (HALZ).
La Figura 12 representa un alineamiento múltiple de los polipéptidos THOM. La SEQ ID NO: 123 está representada por Le_THOM.
La Figura 13 representa el vector binario usado para mayor expresión en Oryza sativa de un ácido nucleico que codifica THOM bajo el control de un promotor GOS2 promoter (pGOS2) del arroz.
La Figura 14 muestra un alineamiento de secuencia múltiple AlignX (de Vector NTI 10.3, Invitrogen Corporation) de los polipéptidos BIHD2 de la Tabla A5. Se identifican el dominio PFAM homeobox PF00046 (integrado en InterPro con el número de acceso IPR0001356) y el dominio PFAM POX PF07526 (integrado en InterPro con el número de acceso IPR0006563). Los aminoácidos conservados PYP y WF, que se cree interactúan directamente con la secuencia blanco de ADN, son identificados por su único código de aminoácido (subrayado).
La Figura 15 muestra el vector binario para mayor expresión en Oryza sativa de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD2 bajo el control del promotor constitutivo GOS2 del arroz.
Ejemplos
La presente invención describirá ahora con referencia a los siguientes ejemplos, que son solamente ilustrativos. Los siguientes ejemplos no pretenden definir completamente o limitar de otro modo el alcance de la invención.
Manipulación de ADN: a menos que se indique de otra manera, las técnicas de ADN recombinantes se realizan de acuerdo con protocolos estándar descriptos en (Sambrook (2001 ) Molecular Cloning: a laboratory manual, 3ra. Edición, Cold Spring Harbor Laboratory Press, CSH, Nueva York) o en los Volúmenes 1 y 2 de Ausubel et al. (1994), Current Protocols in Molecular Biology, Current Protocols. Los materiales y métodos estándar para el trabajo molecular en las plantas se describen en Plant Molecular Biology Labfax (1993) por R.D.D. Croy, publicado por BIOS Scientific Publications Ltd (UK) y
Blackwell Scientific Publications (UK).
Ejemplo 1: Identificación de secuencias relacionadas con SEQ ID NO: 1, o SEQ ID NO: 2, o SEQ ID NO: 66, o SEQ ID NO: 67, o SEQ ID NO: 88, o SEQ ID NO: 89, o SEQ ID NO: 122, o SEQ ID NO: 123, o SEQ ID NO: 192, o SEQ ID NO: 193
Las secuencias (cADN de longitud completa, ESTs o genómico) relacionadas con SEQ ID NO: 1 , o SEQ ID NO: 2, o SEQ ID NO: 66, o SEQ ID NO: 67, o SEQ ID NO: 88, o SEQ ID NO: 89, o SEQ ID NO: 122, o SEQ ID NO: 123, o SEQ ID NO: 192, o SEQ ID NO: 193 fueron identificadas entre aquellas mantenidas en la base de datos Entrez Nucleotides en el National Center for Biotechnology Information (NCBI) usando herramientas de búsqueda de secuencias en bases de datos, tales como Basic Local Alineamiento Tool (BLAST) (Altschul et al. (1990) J. Mol. Biol. 21.5:403-410; y Altschul et al. (1997) Nucleic Acids Res. 25:3389-3402). El programa se usa para hallar regiones de similitud local entre secuencias comparando secuencias de ácidos nucleicos o secuencias de polipéptidos con bases de datos de secuencias y calculando la significancia estadística de las coincidencias. Por ejemplo, el polipéptido codificado por la SEQ ID NO: 1 , o SEQ ID NO: 66, o SEQ ID NO: 88, o SEQ ID NO: 122, o SEQ ID NO: 192 usando en la presente invención se usó para el algoritmo TBLASTN, con ajustes por defecto y se activó el filtro para ignorar secuencias de baja complejidad. El resultado del análisis se observó por comparación de a pares y se clasificó de acuerdo con el resultado de probabilidad (valor E), donde el resultado refleja la probabilidad de que ocurra un alineamiento particular al azar (cuanto menor es el valor E, más significativo es el acierto). Además de los valores E, también fueron evaluadas las comparaciones por porcentaje de identidad. El porcentaje de identidad se refiere al número de nucleótidos idénticos (o aminoácidos) entre dos secuencias de ácidos nucleicos (o polipéptidos) comparadas en una longitud particular. En algunos casos, los parámetros por defecto se pueden ajustar para modificar la exactitud de la búsqueda. Por ejemplo, el valor E puede ser aumentado para mostrar coincidencias menos exactas. De esta manera, se pueden identificar coincidencias cortas casi exactas.
La Tabla A1 provee una lista de secuencias relacionadas con la secuencia ODC de la SEQ ID NO: 1 y/o SEQ ID NO. 2.
Tabla A1 : Ejemplos de polipéptidos ODC:
Nombre de secuencia Fuente vegetal Acido nucleico Proteína
SEQ ID NO SEQ ID NO
N.tabacum ODC_(Nicta_ODC) Nicotiana tabacum 1 2
A.anophagefferens 27655 Aureococcus anophagefferens 3 4
A.formosa TA15389 Aquilegia formosa 5 6
C.annuum AAL83709 Capsicum annum 7 8
C.reinhardtü 195696 Chlamydomonas reinhardtii 9 10
C.reinhardtü XP 001697502 Chlamydomonas reinhardtii 11 12
D.stramonium CAA61121 Datura stramonium 13 14
G.max CAD91349 Glycine max 15 16
G.max CAD91350 Glycine max 17 18
L.japonicus CAE02644 Lotus japonicus 19 20
N.benthamiana BAF91874 Nicotiana benthamiana 21 22
N.glutinosa AAG45222 Nicotiana glutinosa 23 24
O.anatinus XP 001513468 Omithorhynchus anatinus 25 26
O.sativa Os04g0136500 Oryza sativa 27 28
O.sativa Os09g0543400 Oryza sativa 29 30
P.tricornutum 12642 Phaeodactylum tricornutum 31 32
S.lycopersicum TA39775 Solanum lycopersicum 33 34
S.pombe CAB45689 Schizosacc aromyces pombe 35 36
S.tuberosum TA25894 Solanum tuberosum 37 38
T.cacao ABN04356 Theobroma cacao 39 40
"[".marítima ODC NP 229669 Thermotoga marítima 41 42
V.carteri 84542 Volvox carien 43 44
V.vinifera GSVIVT00016806001 Wis vinifera 45 46
V.vulriificus LODC NP 762948 Vibrio vulnificus 47 48
X.laevi P 001080167 Xenopus laevi 49 50
Chlre_ODC Chlamydomonas reinhardtii 62 63
La Tabla A2 provee una lista de secuencias relacionadas con la secuencia usada en SEQ ID NO: 66 y/o SEQ ID NO: 67.
Tabla A2: Ejemplos de secuencias de polipéptidos BIHD1 , y secuencias de ácidos nucleicos de codificación:
Nombre Organismo Número de acceso Ácido nucleico Proteína fuente a base de datos SEQ ID NO SEQ ID NO pública
Orysa BI HD1 Oryza sativa AY524972.1 66 67
Orysa._BEL1 -like ll HD Oryza sativa NM 001073895 68 69
Zeama BEL1 -I¡ke HD Zea mays AC212186.2 . 70 71
Gymco_BIHD1 Gymnadenia EF051330 72 73
conopsea
Soltu_BEL30 Solanum AF406703 74 75
tuberosum
Vitvi BEL1 -like HD Vitis vinifera A 436871 76 77
Medtr_BEL1 -like HD Medicago AC159535 78 79
truncatula
Nombre Organismo Número de acceso Acido nucleico Proteina fuente a base de datos SEQ ID NO SEQ ID NO pública
Arath_BHL1 Arabidopsis NM_001036413 80 81
thaliana
Arath_BHL6 Arabidopsis NM_1 19627 82 83
thaliana
La Tabla A3 provee una lista de secuencias de ácidos nucleicos relacionadas con la SEQ ID NO: 88 y/o SEQ ID NO: 89.
Tabla A3: Ejemplos de polipéptidos y ácidos nucleicos MYB30:
La Tabla A4 provee una lista de secuencias de ácidos nucleicos relacionadas con el SEQ ID NO: 122 y/o SEQ ID NO: 123.
Tabla A4: Ejemplos de polipéptidos THOM:
Fuente vegetal Acido nucleico Proteína
SEQ ID NO: SEQ ID NO:
Arabidopsis thaliana 142 171
Arabidopsis thaliana 143 172
Arabidopsis thaliana 144 173
Arabidopsis thaliana 145 174
Oryza sativa 146 175
Populus trichocarpa 147 176
Oryza sativa 148 177
Oryza sativa 149 178
Oryza sativa 150 179
Oryza sativa 151 180
Glycine max 152 181
Triticum aestivum 53 182
Medicago truncatula 154 183
Arabidopsis thaliana 55 184
Craterostigma plantagineum 156 185
Pimpinella brachycarpa 157 186
Arabidopsis thaliana 158 187
Silene latifolia 159 188
Populus trichocarpa 160 189
Picea sitchensis 161 190
Glycine max 162 191
La Tabla A5 provee una lista de secuencias de ácidos nucleicos relacionadas con la secuencia de ácidos nucleicos usadas en los métodos de la presente invención.
Tabla A5: Ejemplos de secuencias de polipéptidos BIHD2, y secuencias de ácidos nucleicos de codificación:
Nombre SEQ ID NO: SEQ ID NO:
Ácido nucleioc polipéptido
M.sativa_BHID2 192 193
A_thaliana_AT2G27990_1_1 194 195
G_gnemon_AJ318871_1 196 197
O_sativa_indica_BGIOSIBCE004273_1 198 199
O_sativa_indica_BGIOSIBCE01251 1_1 200 201
O_sativa_indica_BGIOSIBCE019267_1 202 203
O_sativa_LOC_Os01 g62920_1_1 204 205
O_sativa_LOC_Os03g47730_1_1 206 207
O_sativa_LOC_Os05g38120_1_1 208 209
O_sativa_Os01 g0848400_1 210 21 1
O_sativa_Os03g0680700_1 212 213
O_sativa_Os05g0455200_1 214 215
O_sativa_TA50671_4530_1 216 217
O_sativa_TA55403_4530_1 218 219
P_trichocarpa_558279_1 220 221
P_trichocarpa_scaff_IX_1538_1 222 223
Nombre SEQ ID NO: SEQ ID NO:
Ácido nucleioc polipéptido
P_trichocarpa_scaff_IX_1539_1 224 225
S_b¡color_5257689_1 226 227
S bicolor 5266102 1 228 229
S_bicolor_5289797_1 230 231
TMxxx5170 232 233
TMxxx6639 234 235
V_vin¡fera_GSVIVT00018398001_1 236 237
V_vin¡fera_GSVIVT00021404001_1 238 239
V_vinifera_GSVIVT00024567001_1 240 241
Z_mays_TA211699_4577_1 242 243
Z_mays_ZM07MC19826_BFb0096N05_19776_1 244 245
En algunos casos, las secuencias se han ensamblado tentativamente y se han revelado públicamente por instituciones de investigación, tales como The Institute for Genomic Research (TIGR). También se puede usar la base de datos Eukaryotic Gene Orthologs (EGO) para identificar dichas secuencias, ya sea realizando una búsqueda por palabra clave o usando el algoritmo BLAST con el ácido nucleico o con la secuencia de polipéptidos de interés. En otros casos, se han creado bases de datos de secuencia de ácidos nucleicos especiales para organismos particulares, tales como las creadas por The Joint Genome Institute.
Ejemplo 2: Alineamiento de las secuencias de polipéptidos
2.1 . Alineamiento de secuencias de polipéptidos ODC
El alineamiento de las secuencias de polipéptidos de descarboxilasa del barril alfa/beta seleccionadas se llevó a cabo usando el algoritmo Clustal W de alineamiento progresivo (Larking et al. Bioinformatics. 2007 Nov 1 ;23(21 ):2947-8. Thompson et al. (1997) Nucleic Acids Res 25:4876-4882; Chenna et al. (2003). Nucleic Acids Res 31 :3497-3500). Los valores predeterminados son para la penalidad por apertura de brecha de 10, para la penalidad por extensión de brecha de 0,1 y la matriz de ponderación seleccionada es Blosum 62. El alineamiento de proteínas se indica en la Figura 2 A.
Se construyó un árbol filogenético de los polipéptidos ODC (Figura 2 B) usando un algoritmo de agrupación de unión vecina como se provee en el programa Clustal W. Los polipéptidos ODC agrupados separados de otra descarboxilasa tal como ADC, CANSDC y DAPCD.
2.2 Alineamiento de secuencias de polipéptidos BIHD1
El alineamiento de secuencia múltiple de todas la secuencias de polipéptidos BIHD1 en la Tabla A2 se llevó a cabo usando el algoritmo AlignX (de Vector NTI 10.3, Invitrogen Corporation). El dominio PFAM homeobox PF00046 (integrado en InterPro con el número de acceso IPR0001356) y el dominio PFAM POX PF07526 (integrado en InterPro con el número de acceso IPR0006563) se identifican por la secuencia de consenso debajo del eje X. Los motivos conservados SKY y VSLTLGL también se marcan por la secuencia de consenso por debajo del eje X. Las tres hélices comprendidas dentro del homeodominio se muestran por una línea en negrilla en la parte superior de las secuencias alineadas. Los aminoácidos conservados PYP y WF, que son partidarios para interactuar directamente con la secuencia blanco de ADN, se identifican por su código de aminoácido simple.
2.3: Alineamiento de secuencias de polipéptidos MYB30
El alineamiento de las secuencias de polipéptidos MYB30 se llevó a cabo usando el programa AlignX del NTI (Invitrogen) que se basa en el popular algoritmo Clustal W de alineamiento progresivo (Thompson et al. (1997) Nucleic Acids Res 25:4876-4882; Chenna et al. (2003). Nucleic Acids Res 31 :3497-3500). Los valores predeterminados son como siguen: la penalidad por apertura de brecha es 10, la penalidad por extensión de brecha es 0, 1 y la matriz de ponderación es Blosum 62 (si los polipéptidos están alineados). Se puede hacer la edición manual menor para optimizar además el alineamiento. La conservación de secuencias entre los polipéptidos MYB30 está esencialmente en el dominio de unión a SANT o en el dominio de unión a MYB_DNA de los polipéptidos, en vez de la región fuera del dominio. Los polipéptidos MYB30 de la Tabla A3 se alinean en la Figura 9.
Ejemplos de los árboles filogenéticos de los polipéptidos MYB30 se indican en la Figura 2 de Stracke et al. 2001 (proteínas MYB de Arabidopsis thaliana) y en la Figura 8 y datos suplementarios de Jiang et al. 2004 (proteínas MYB de Arabidopsis thaliana y Oryza sativa).
2.4. Alineamiento de secuencias de polipéptidos THOM
El alineamiento de las secuencias de polipéptidos se llevó a cabo usando el algoritmo CiustalW 2.0 del alineamiento progresivo (Thompson et al. (1997) Nucleic Acids
Res 25:4876-4882; Chenna et al. (2003). Nucleic Acids Res 31 :3497-3500) con configuraciones estándar (alineamiento lento, matriz de similitud: Gonnet, penalidad por apertura de brecha 10, penalidad por extensión de brecha: 0,2). Se produjo la edición manual menor para optimizar además el alineamiento. La conservación de secuencias entre los polipéptidos THOM está esencialmente en el dominio homeobox y el dominio de cierre de leucina HALZ asociado en la parte C-terminal de los polipéptidos. El dominio de HD-ZIP N-terminal es menos conservado. Los polipéptidos THOM se alinean en la Figura 12.
2.5. Alineamiento de secuencias de polipéptidos BIHD2
El alineamiento de secuencia múltiple de todas las secuencias de polipéptidos BIHD2 en la Tabla A5 se llevó a cabo usando el algoritmo AlignX (del Vector NTI 10.3, Invitrogen Corporation). El dominio PFAM homeobox PF00046 (integrado en InterPro con el número de acceso IPR0001356) y el dominio PFAM POX PF07526 (integrado en InterPro con el número de acceso IPR0006563) se identifican acontinuación con la secuencia de consenso. La caja GPFTGY, la caja SNWFINARV, la caja RGLP, y las cajas HFLHPYP conservadoras o también llamado motivos que son identificables en la secuencia de consensopor su código de aminoácido simple. Los aminoácidos conservados PYP y WF, que son partidarios para interactuar directamente con la secuencia blanco a ADN están subrayados.
Ejemplo 3: Cálculo del porcentaje de identidad global
Los porcentajes globales de similitud e identidad entre secuencias de polipéptidos de longitud total útiles para realizar los métodos de la invención se determinaron usando uno de los métodos disponibles en el arte, el software MatGAT (Matrix Global Alignment Tool) (BMC Bioinformatics. 2003 4:29. MatGAT: an application that generates similarity/identity matrices using protein or DNA sequences. Campanella JJ, Bitincka L, Smalley J; software hosted by Ledion Bitincka). El software MatGAT genera matrices de similitud/identidad para las secuencias de ADN o proteínas sin necesidad de un prealineamiento de los datos. El programa realiza una serie de alineamientos de a pares usando el algoritmo de alineamiento global de Myers y Miller (con una penalidad por apertura de brecha de 12, y una penalidad por extensión de brecha de 2), calcula la similitud y la identidad usando, por ejemplo, Blosum 62 (para polipéptidos), y luego coloca
los resultados en una matriz de distancia. Se muestra la similitud de secuencia en la mitad inferior de la línea divisoria y se muestra la identidad de secuencia en la mitad superior de la línea divisoria diagonal.
Los parámetros usados en la comparación fueron:
Matriz de resultados: Blosum62 Primera brecha: 12 Brecha de extensión: 2 Los resultados del análisis de software se muestran en las Tabla B1 - B4 para la similitud e identidad global de la longitud total de las secuencias de polipéptidos. El porcentaje de identidad se indica por encima de la diagonal en negrita y el porcentaje de similitud se indica por debajo de la diagonal (cara normal).
3.1 . Secuencias de Ornitina Descarboxilasa (QDC)
El porcentaje de identidad entre las secuencias de polipéptidos ODC de la Tabla B1 útil para llevar a cabo los métodos de la invención puede ser tan bajo como un 39 % de identidad de aminoácido comparado con la SEQ ID NO: 2.
Tabla B1 : Resultados MatGAT de similitud e identidad global a lo largo de las secuencias de polipéptidos de longitud total. La SEQ ID NO: de las secuencias de las proteínas usadas en la comparación se indica en la Tabla A1.
5
3.2. Secuencias BIHD1
El porcentaje de identidad entre una secuencia de polipéptidos BIHD1 de longitud total como se representa en la SEQ ID NO: 67 y otras secuencias de polipéptidos BIHD1 recopilado en la Tabla A2, es de un 35% o más.
10 Tabla B2: Resultados MatGAT de similitud e identidad global a lo largo de las secuencias de polipéptidos de longitud total de la Tabla A2.
Base de Número de Nombre de acceso Valor e Coordenadas de datos acceso aminoácidos en la
SEQ ID NO 89
HMMPfam PF00249 Unión a yb ADN 7.6e-1 1/1 .3e-10 [14-61 ]T / [67-1 12]T
HMMSmart SM00717 SANT 1.6e-14/2.5e-15 [13-63]T / [66-1 14]T
ProfileScan PS00334 MYB 2 8e-5 [89-1 12]T
ProfileScan PS50090 MYB 3 17.058/15.179 G9-611? / G62-1 121T
PANTHE PTHR 10641 MYB- 5e-92 [3-159JT
RELACIONADO
4.4. Secuencias THOM
Los resultados del escaneo InterPro de la secuencia de polipéptidos representa en la SEQ I D NO: 1 23 se presentan en la Tabla C4.
Tabla C4:
3.3. Secuencias MYB30
El porcentaje de identidad entre las secuencias de polipéptidos MYB30 útiles para llevar a cabo los métodos de la invención puede ser tan bajo como un 37.8 % de identidad de aminoácidos en comparación con la SEQ I D NO: 89 (4. MYB30_1 ).
Tabla B3: Resultados MatGAT de similitud e identidad global a lo largo de las secuencias de polipéptidos de longitud total.
3.4. Secuencias THOM
El porcentaje de identidad entre las secuencias de polipéptidos THOM útiles para
llevar a cabo los métodos de la invención puede ser tan bajo como un 39 % de identidad de aminoácidos en comparación con la SEQ ID NO: 123 (Le_THOM).
Tabla B4: Resultados MatGAT de similitud e identidad global a lo largo de las secuencias de polipéptidos.
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
1. Pt 40.143 57.8 47.9 63.4 48.2 42.4 40.6 46.2 41.6 39.9 40.6 41.1 59.5
2. Pt 11.1260 54.5 45.3 57.9 45.4 39.0 38.8 44.1 39.8 39.0 38.3 36.6 56.2
3. Pt 29.72 55.0 45.4 47.7 45.9 41.2 43.3 47.1 40.7 41.9 44.7 41.2 52.1
4. SLTA56840 49.9 45.4 49.1 45.8 41.6 43.2 44.6 40.9 41.6 41.3 39.9 99.7
5. SLTA49906 52.3 45.6 50.3 46.4 39.1 41.3 46.8 43.8 42.4 46.3 39.8 51.9
6. Zm 07 C27159 43.2 50.8 60.8 51.2 39.5 46.1 52.4 39.2 44.5 51.1 36.7 45.4
7. Pt XVI.516 43.3 39.4 36.6 40.5 36.1 36.0 36.0 39.0 36.8 42.9 51.4 41.2
8. PLVI.1202 45.4 40.6 36.9 41.5 36.1 38.5 35.8 40.2 34.8 46.7 53.3 41.4
9. At3q60390 64.8 44.5 48.7 46.0 37.9 38.2 43:7 41.1 39.6 38.3 39.1 51.5
10. At4q 16780 49.8 44.0 47.4 44.1 41.7 44.1 45.1 38.7 40.7 42.6 41.5 50.3
11. At5g47370 47.0 41.5 47.3 42.2 37.9 41.2 43.5 40.9 39.9 42.7 36.5 49.2
12. At2q44910 43.6 45.9 45.1 39.6 38.8 44.8 41.9 40.9 38.7 40.2 49.6
13. Os10g41230 58.2 41.2 98.7 38.2 41.8 41.0 37.9 37.9 37.2 37.0 45.1
14. PL286586 51.6 48.4 42.2 36.9 41.7 46.4 38.3 39.1 54.1 36.8 48.8
15. Os_CAA65456 59.7 98.7 49.2 38.5 43.4 41.2 37.9 38.5 38.3 38.0 45.5
16. Os Q84U86 56.3 53.2 44.8 53.1 48.3 39.4 35.0 51.2 39.3 35.2 41.3
17. Os06g04850 48.7 51.6 51.2 53.1 56.2 43.6 34.7 53.7 41.8 35.9 42.8
18. Os04g4635012004 56.0 52.6 54.3 52.4 48.7 54.7 37.4 45.3 47.4 36.1 44.3
19. Gm_06MC31751 56.3 53.1 48.2 53.7 53.1 44.7 49.5 35.4 39.2 38.2 39.8
20. Ta_ABC86568 54.4 51.0 46.6 52.1 66.6 62.7 54.8 51.8 39.4 34.8 42.0
21. Mt_DW016069 ps 48.1 44.8 63.9 45.7 46.8 52.7 56.7 49.2 49.8 42.3 40.9
22. At5g06710 57.1 51.2 42.6 52.4 50.6 46.4 47.6 53.3 49.1 48.5 39.6
23. Le_THO 62.6 56.8 54.9 56.3 54.9 55.2 57.7 53.4 57.0 51.0 53.0
Ejemplo 4: Identificación de dominios
La base de datos Integrated Resource of Protein Families, Domains and Sites (InterPro) es una interfaz intefrada para las bases de datos de distintivos usadas comúnmente para búsquedas basadas en texto y secuencias. La base de datos InterPro combina estas bases de datos, que usan diferentes metodologías y diversos grados de información biológica con respecto a proteínas bien caracterizadas para derivar distintivos de proteínas. Las bases de datos que colaboran incluyen SWISS- PROT, PROSITE, TrEMBL, PRINTS, ProDom y Pfam, Smart y TIGRFA s. La base de datos Pfam es una gran colección de familias de proteínas, cada una representada por alineamientos de secuencias múltiples y modelo ocultos Markov (HNNs). En general las proteínas están compuestas de una o más regiones funcionales, comúnmente llamadas dominios. Las diferentes combinaciones de dominios ocasionan variadas gamas de proteínas halladas en la naturaleza. La identificación de los dominios que se produce en las proteínas puede proveer, por ello, perspicacias en su función. Pfam se encuentra alojado en el servidor del Sanger Institute en el Reino Unido. InterPro se encuentra alojado en el European Bioinformatics Institute en el Reino Unido.
4.1. Secuencias ODC
Los resultados del escaneo InterPro de la secuencia de polipéptidos como se representa en la SEQ ID NO: 2 se presentan en la Tabla C1.
Los siguientes dominios Interpro fueron encontrados en la SEQ ID NO: 2: IPR000183 (Orn/DAP/Arg Descarboxilasa), IPR009006
(Alanina/racemase/grupo/IV/Descarboxilasa:C-terminal), IPR 002433 (Ornitina Descarboxilasa).
Tabla C1 : Resultados de escaneo InterPro (principales números de acceso) de la secuencia de polipéptidos como se representa en la SEQ ID NO: 2.
método Base de Nro de Nombre corto de Coordenadas de Valor e datos acceso al dominio aminoácidos en
dominio SEQ ID NO 2
FPrintScan PRINTS* PR01179 ODADCRBXLASE T[93-111] 4.2E-33 ?? 13-125] 4.2E-33
T[216-229] 4.2E-33
T[296-315] 4.2E-33
T[405-418] 4.2E-33
H MPfam Pfam PF00278 Orn_DAP_Arg_deC T[310-427] 5.3E 8
HMMPfam Pfam PF02784 Orn_Arg_deC_N T[71-307] 3.2E-80
método Base de Nro de Nombre corto de Coordenadas de Valor e datos acceso al dominio aminoácidos en
dominio SEQ ID NO 2
ProfileScan PROSITE PS00878 ODR_DC_2_1 T[93-111] 0.0
ProfileScan PROSITE PS00879 ODR_DC_2_2 T[251-268] 0.0
FPrintScan PRINTS* PR01182 ORNDCRBXLASE T[65-89] 2.6E-66
T[91-118] 2.6E-66
T[135-1591 2.6E-66
T[165-187] 2.6E-66
T[331-344] 2.6E-66
T[372-382] 2.6E-66
T[392-405] 2.6E-66 superfamily Superfamily" SSF50621 Racem_decarbox_C T[301-419] 7.93E-16
•PRINTS. Attwood et al. (2003) Nucleic Acids Research, 31(1), 400-402.
"Superfamilia Gough et al. (2001) J Mol Biol. Nov 2;313(4):903-19.
4.2. Secuencias BIHD1
Los resultados del escaneo InterPro de la secuencia de polipéptidos como se representa en la SEQ ID NO: 67 se representan en la Tabla C2.
Tabla C2: Resultados de escaneo InterPro de la secuencia de polipéptidos como se representa en la SEQ ID NO: 67
4.3. Secuencias MYB30
Los resultados del escaneo InterPro de la secuencia de polipéptidos como se representa en la SEQ ID NO: 89 se presentan en la Tabla C3.
Tabla C3: Resultados de escaneo InterPro (principales números de acceso) de la secuencia de polipéptidos como se representa en la SEQ ID NO: 89.
Resultados de escaneo InterPro (principales números de acceso) de la secuencia de polipéptidos como se representa en la SEQ ID NO: 123.
La presencia de los dominios conservados en la SEQ I D NO: 123 fue determinada buscando en la base de datos Pfam (Reléase 1.7) Finn et al. Nucleic Acids Research (2008) Datábase Issue 36:D281 -D288
Los resultados de la búsqueda Pfam de la secuencia de polipéptidos como se representa en la SEQ ID NO: 193 se detallan en la Tabla C5.
Tabla C5.
Ejemplo 5: Predicción de localización subcelular de las secuencias de polipéptidos BIHD1 y Secuencias de polipéptidos BIHD2
Los métodos experimentales para determinar la localización de una proteína varían en un rango de inmunolocalización hasta marcación de las proteínas usando la
proteína fluorescente verde (GFP) o beta-glucuronídasa (GUS). Por ejemplo, el polipéptido BIHD1 de Oryza sativa se ha encontrado localizado principalmente en el núcleo de las células de planta, mediante un enfoque basado en GFP y la expresión transitoria en las células de cebolla (Luo et al. (2005) supra).
También fue llevado a cabo la predicción computada de la localización de proteínas a partir de los datos de secuencia. Entre los algoritmos bien conocidos por un experto en el arte se encuentran disponibles las herramientas ExPASy Proteomics alojadas en el servidor Swiss Institute for Bioinformatics, por ejemplo, PSort, TargetP, ChloroP, LocTree, Predotar, LipoP, MITOPROT, PATS, PTS1 , SignalP, TMHMM y otros.
LOCtree es un algoritmo que puede predecir la localización subcelular y tendencia de unión a ADN de proteínas no membranales en eucariotas vegetales y no vegetales así como en procariotas. LOCtree clasifica proteínas animales eucariotas en una de cinco clases subcelulares, mientras que las proteínas vegetales se clasifican en una de seis clases y las proteínas procariotas se clasifican en una de tres clases.
Siempre que esté disponible la opción, LOCtree también informa de predicciones realizadas sobre la base de: 1 ) Señales de localización nuclear que se encuentran mediante el algoritmo PredictNLS, 2) Localización inferida utilizando motivos Prosite y dominios Pfam que se encuentran en la proteína, y 3) palabras clave SWISS-PROT asociadas con una proteína. En los dos últimos casos la localización se infiere utilizando el algoritmo LOCkey basado en entropía. El software se encuentra en la Universidad de Columbia, Estados Unidos.
Predicción de la localización subcelular basada en motivo y palabra clave de un polipéptido BIHD1 como es representado por SEQ ID NO: 67, usando LOCkey:
Ejemplo 6: Predicción de las características de la estructura secundaria de las secuencias de polipéptidos BIHD1 y secuencias del polipéptido BIHD2
Los espirales entrelazados usualmente contienen un patrón repetido de residuos de siete aminoácidos llamados repeticiones de hepta. Los espirales entrelazados son importantes para identificar las interacciones proteína-proteína, tales como oligomerización, tanto de proteínas idénticas, proteínas de la misma familia, o de proteínas no relacionadas. Recientemente se ha realizado un gran progreso en la predicción mediante computadoras de espirales entrelazados a partir de datos de
secuencia. Muchos de los algoritmos bien conocidos por el experto en el arte se encuentran disponibles en la herramienta ExPASy Proteomics. Uno de ellos, COILS, es un programa que compara una secuencia con una base de datos de espirales entrelazados bicatenarios paralelos y deriva una calificación similar. Mediante la comparación de esta calificación con la distribución de calificaciones en las proteínas globulares y de espirales entrelazados, luego el programa calcula la probabilidad de que la secuencia adopte una conformación de espiral entrelazado.
6.1. Secuencias BIHD1
El polipéptido BIHD1 tal como es representado en SEQ ID NO: 67, tiene al menos un dominio de espiral entrelazado previsto, con una alta probabilidad, en las tres ventanas (14, 21 y 28) examinadas. En la Tabla D se muestran las coordenadas de los residuos, los residuos, las tres ventanas y los correspondientes valores de probabilidad. En la Figura 5, se muestra gráficamente el resultado del algoritmo COILS en el polipéptido como se representa por SEQ ID NO: 67, en donde el espiral entrelazado previsto es claramente visible en las tres ventanas (tal como se representa en las tres líneas).
Tabla D: Resultado numérico del algoritmo COILS en el polipéptido como se representa por SEQ ID NO: 67. Se muestran las coordenadas de los residuos (#), los residuos, las tres ventanas y los correspondientes valores de probabilidad.
# Residuo Ventana Prob Ventana Prob Ventana Prob
=14 = 21 = 28
259 E b 0,570 b 0,895 b 0,995
260 I c 0,570 c 0,895 c 0,995
261 s d 0,808 d 0,991 d 0,996
262 A e 0,995 e 0,997 e 0,999
263 A f 0,997 f 0,998 f 0,999
264 E g 0,997 g 0,999 g 0,999
265 K a 0,997 a 0,999 a 0,999
266 Q b 0,997 b 0,999 b 0,999
267 E c 0,997 c 0,999 c 0,999
268 L d 0,997 d 0,999 d 0,999
269 Q e 0,997 e 0,999 e 0,999
270 N f 0,997 f 0,999 f 0,999
271 K g 0,997 g 0,999 g 0,999
272 M a 0,997 a 0,999 a 0,999
273 A b 0,997 b 0,999 b 0,999
274 K c 0,997 c 0,999 c 0,999
275 L d 0,997 d 0,999 d 0,999
276 M e 0,997 e 0,999 e 0,999
277 A f 0,997 f 0,999 f 0,999
# Residuo Ventana Prob Ventana Prob Ventana Prob
=14 = 21 = 28
278 g 0,978 g 0,999 g 0,999
279 L a 0,978 a 0,999 a 0,999
280 D b 0,975 b 0,999 b 0,999
281 E c 0,975 c 0,999 c 0,999
282 V d 0,771 d 0,999 d 0,999
283 D e 0,315 e 0,999 e 0,999
284 R f 0,261 f 0,999 f 0,999
285 K g 0,261 Q 0,998 g 0,999
286 Y a 0,257 a 0,998 a 0,999
287 K b 0,257 b 0,998 b 0,999
288 H c 0,075 c 0,972 c 0,999
289 Y d 0,027 d 0,899 d 0,999
290 Y e 0,019 e 0,228 e 0,998
291 H f 0,019 f 0,122 f 0,995
292 Q g 0,019 g 0,122 9 0,995
293 M a 0,015 a 0,122 a 0,995
294 Q b 0,015 b 0,122 b 0,995
295 I c 0,002 c 0,021 c 0,883
296 V d 0,002 d 0,005 d 0,500
297 V e 0,001 e 0,002 e 0,055
6.2. Secuencias BIHD2
La presencia de dominios de espirales entrelazados en un polipéptido BIHD2 puede estar determinada por cualquiera de las técnicas y métodos antes mencionados.
Ejemplo 7: Predicción de topología de las secuencias de polipéptidos THOM
El TargetP 1 .1 predice la ubicación subcelular de las proteínas eucarióticos (Emanuelsson et. al., Nature Protocols 2, 953-971 , (2007)). La asignación de la ubicación se basa en la presencia predicha de cualquiera de las pre-secuencias N-terminal: péptido de tránsito a cloroplasto (cTP), péptido de direccionamiento a mitocondria (mTP) o péptido de señal de la vía secretora (SP). Los resultados sobre los cuales se basa la predicción final no son realmente probabilidades, y no agregan necesariamente a una. Sin embargo, la ubicación con el resultado más alto es la más probable de acuerdo con TargetP, y la relación entre los resultados (la clase de confiabilidad) puede ser una indicación de cuán cierta es la predicción. La clase de confiabilidad (RC) oscila entre 1 y 5, en donde 1 indica la predicción más fuerte. El TargetP se encuentra en el servidor de la Universidad Tecnológica de Dinamarca.
Para las secuencias predichas con respecto a que contienen una presecuencia N-terminal, también se puede predecir un sitio de división potencial.
Fueron seleccionados una cantidad de parámetros, tales como grupo de
organismos (no planta o planta), conjuntos de corte (ninguno, conjunto de cortes predefinido o conjunto de cortes específicos de usuario) y el cálculo de predicción de sitios de división (sí o no).
Los resultados del análisis TargetP 1.1 de la secuencia de polipéptidos como se representa en SEQ ID NO: 123 están representadas en la Tabla E. Se seleccionó el grupo de organismos "vegetal", no se definió ningún corte y se solicitó la longitud predicha del péptido de tránsito. La localización subcelular de la secuencia de polipéptidos representada por la SEQ ID NO: 123 puede estar en el citoplasma o núcleo, no se predice ningún péptido de tránsito.
Tabla E: Análisis TargetP 1 .1 de la of the secuencia de polipéptidos como se representa por SEQ ID NO: 123; cTP, probabilidad de ubicación del cloroplasto; mTP, probabilidad de ubicación de la mitocondria; SP, probabilidad del peptide de señal de la vía secretora; otro, probabilidad de otra ubicación (citoplasma, núcleo); Loe, ubicación predicha; RC, clase de confiabilidad
Nombre Longitud cTP mTP SP otro Loe RC
Secuencia 286 0.414 0.125 0.051 0.538 _ 5
Corte 0.000 0.000 0.000 0.000
Cuando usamos el algoritmo PLOC (Park and Kanehisa, Bioinformatics, 19, 1656-1663, 2003), el polipéptido THOM se predice para tener una ubicación nuclear.
Se pueden usar muchos otros algoritmos para realizar dichos análisis, incluyendo:
ChloroP 1.1 residente en el servidor de la Universidad Tecnológica de Dinamarca;
Protein Prowler Subcellular Localisation Predictor, versión 1.2 residente en el servidor del Institute for Molecular Bioscience, Universidad de Queensland, Brisbane, Australia;
PENCE Proteome Analyst PA-GOSUB 2.5 residente en el servidor de la Universidad de Alberta, Edmonton, Alberta, Canadá;
T HM , residente en el servidor de la Universidad Tecnológica de Dinamarca · PSORT (URL: psort.org)
Ejemplo 8: Ensayos funcionales
8.1 . Secuencias ODC
La actividad de Ornitina Descarboxilasa de SEQ ID NO: 2 se prueba de acuerdo con Plant Physiol. Vol. 1 16, 1998. En resumen, se mide durante un período de 24 hs. la descarboxilación de ornitina etiquetada con radiación en las células transgénicas. Se mide la incorporación de [U-14C]Orn en putrescina etiquetada utilizando un contador de centelleo. Se utiliza un procedimiento modificado de Minocha et al. (1994) adecuado para realizar separación por TLC (cromatografía de capa delgada) utilizando grandes cantidades de tejido para la dansilación (dansylation) y cuantificación de poliamidas.
8.2. Secuencias BIHD1
Los polipéptidos BIHD1 útiles en los métodos de la presente invención (al menos en su forma nativa) típicamente, pero no necesariamente, tienen actividad reguladora de la transcripción. La actividad de unión a ADN puede determinarse in vitro o in vivo utilizando técnicas bien conocidas en el arte (por ejemplo en Current Protocols in Molecular Biology, Volumes 1 and 2, Ausubel et al. (1994), Current Protocols). El BIHD1 recombinante de Oryza sativa expresado en Escheríchia coli se une al motivo TGTCA que es la secuencia característica de ADN del elemento cis de los factores de transcripción del homeodominio (Luo et al. (2005) supra).
8.3. Secuencias MYB30
La actividad de la proteína MYB30 puede evaluarse como se describió por Li and Parish (1995). La secuencia de codificación MYB30 está clonada dentro del marco con la secuencia líder 10 gen T7 y expresada en E. coli. Las proteínas se purifican y analizan en un ensayo de retardación de la movilidad, utilizando un sitio de unión c-myb etiquetado con 32P (MBS) y el sitio de unión del producto del gen P del maíz (PBS). De este modo, se determinan las propiedades de unión de polipéptidos MYB30 y porciones de este a sitio MBS y PBS.
8.4. Polipéptidos THOM
Los ensayos de cambio de movilidad electroforética pueden llevarse a cabo de acuerdo con Meijer et al. (2000) y Meijer et al. (Plant J. 11 , 263-276, 1997), ejemplificados con las proteínas de HD-Zip del arroz: se clonaron secuencias de cADN HD-Zip en marco con la secuencia de codificación de GST en un vector de expresión
de E. coli. Se indujeron los cultivos de E. coli (100 mi) que contenían los constructos de expresión durante la noche mediante la adición de IPTG a 0,1 mM. Luego de 2 hrs de crecimiento a 37° C, las células se dispusieron en forma de pellet, se resuspendieron en 1 mi de tampón NET-N (20 mM TRIS-HCI pH 8,0, 100 mM de NaCI, 1 mM de EDTA, 0,5% de Nonidet-P40, 1 mM de PMSF, 0,5 µ? de inhibidor de tripsina, 1 µ? de leupeptina), y se lisaron y se sometieron a una sonicación suave. Luego de la centrifugación, se agregaron 400 µ? de extracto clarificado a150 µ? de una suspensión de 50% glutatión-Sefarosa 4B (Pharmacia) en un tampón NET-N. Luego de una incubación de 60-min a 4o C, las perlas de Sefarosa se lavaron cuatro veces con un tampón de NET-N. Las proteínas de fusión GST luego se eluyeron mediante incubación durante 15 min a temperatura ambiente con 300 µ? de glutatión reducida (10 mM) en 50 mM de tampón TRIS-HCI pH 8, y se congelaron en nitrógeno líquido luego de la adición de glicerol a 10%. Las reacciones EMSA contenían 3 µg de extracto de proteína de E. coli, 0,1 ng de sonda AH1 etiquetada en su extremo con 32P (CAATAATTG), cantidades variables de ADNs competidores y 3 µg de poli-(dldC)-pol¡-(dldC) en 10 1 µ? de tampón de extracción nuclear. Las mezclas de reacción se incubaron durante 20 min a temperatura ambiente y de modo subsiguiente se cargaron bajo tensión (10 V cm"1) en 5% de geles de acrilamida/bisacnlamida (37.5:1 ) en 0,5 x tampón Tris-borato/EDTA. Se secaron los geles en papel Whatman DE81 y se autoradiografiaron.
8.5. Secuencias BIHD2
Los polipéptidos BIHD2 útiles en los métodos de la presente invención (al menos en su forma nativa) típicamente, pero no necesariamente, tienen actividad de regulación de la transcripción. La actividad de unión a ADN puede determinarse de forma in vitro o in vivo utilizando técnicas bien conocidas en el arte (por ejemplo en Current Protocols in Molecular Biology, Volumes 1 and 2, Ausubel et al. (1994), Current Protocols). El BIHD1 recombinante de Oryza sativa expresado en Escherichia coli se une al motivo TGTCA que es la secuencia característica de ADN del elemento cis de los factores de transcripción del homeodominio (Luo ef al. (2005) supra).
Ejemplo 9: Clonación génica y construcción del vector de expresión
A menos que se defina de otra manera, las técnicas de ADN recombinante se realizan de acuerdo con los protocolos estándar que se describen en (Sambrook (2001 ) Molecular Cloning: a laboratory manual, 3a Edición Cold Spring Harbor Laboratory Press, CSH, Nueva York) o en los volúmenes 1 y 2 de Ausubel et al.
(1994), Current Protocols in Molecular Biology, Current Protocols. Los materiales y los métodos convencionales para realizar el procesamiento molecular de las plantas se describen en Plant Molecular Biology Labfax (1993), por R.D.D. Croy, publicado por BIOS Scientific Publications Ltd (Reino Unido) y Blackwell Scientific Publications (Reino Unido).
9.1. Secuencias ODC
La secuencia de ácidos nucleicos usada en los métodos de la invención fue amplificada por PCR usando como molde una biblioteca de cADN de plántulas de Nicotiana tabacum perzonalida. La PCR fue llevado a cabo usando Hifi Taq ADN polimerasa en condiciones estándar, usando 200 ng de molde en 50 µ? de una mezcla PCR. Los cebadores usados fueron SEQ ID NO: 59; sentido: 5' -ggggacaagtttgtacaaaaaag caggcttaaacaatggccggccaaaca- 3' y SEQ ID NO: 60; inversa, complementario: 5' -ggggaccactttgtacaagaaagctgggttacaggtggttcatcagcttg-3', que incluyen los sitios AttB para la recombinación Gateway. El fragmento amplificado por PCR se purificó también usando métodos estándar. Luego fue realizado el primer paso del procedimiento Gateway, la reacción BP, durante el cual el fragmento de la PCR se recombina in vivo con el plásmido pDONR201 para producir, de acuerdo con la terminología Gateway, un "clon de entrada", p Nicta_ODC. El plásmido pDONR201 se obtuvo de Invitrogen, como parte de la tecnología Gateway®.
El clon de entrada que comprende a la SEQ ID N°: 1 se usó luego en una reacción con LR con un vector de destino usado para la transformación de Oryza sativa. Este vector contenía como elementos funcionales dentro de los bordes de ADN-T: un marcador seleccionable vegetal; un cásete de expresión marcador controlable; y un cásete Gateway destinado a la recombinación de LR in vivo con la secuencia de ácido nucleico de interés ya clonado en el clon de entrada. Se colocó un promotor GOS2 del arroz (SEQ ID N°:61 ) para la expresión constitutiva corriente arriba con respecto a este cásete Gateway.
Después del paso de recombinación con LR, el vector de expresión resultante pGOS2::Nicta_ODC (Figura 3) fue transformado en la cepa LBA4044 de Agrobacterium de acuerdo con métodos bien conocidos en el arte.
Analógicamente al procedimiento de clonación descripto anteriormente, fue amplificada la SEQ ID NO: 62 por PCR usando como molde una biblioteca de cADN de Chlamydomonas reinhardtü personalizada. Los cebadores usados fueron: 5' -
ggggacaagt tgtacaaaaaagcaggcttaaacaatggaaggaattgccaactc-3' (sentido) Y 5'-ggggaccactttgtacaagaaagctgggtaatcgcgaagtgctgtcac-3' (complementario). La SEQ ID NO: 62 fue transformada por un paso de recombinación con LR con el vector de expresión pGOS2:Chlre_ODC, donde la expresión de Chlre_ODC está bajo el control del promotor GOS2.
9.2. Secuencias BIHD1
cADN de Oryza sativa que codifica una secuencia de polipéptidos BIHD1 como se representa en la SEQ ID NO: 2 fue amplificada por PCR usando como molde cADN sintetizado de ARNm extraído de Orysa sativa en diferentes etapas del crecimiento, y bajo diferentes condiciones de crecimiento. Fueron usados los siguientes cebadores, que incluyen los sitios AttB para la recombinación con Gateway, para la amplificación por PCR: prm08627 (SEQ ID NO: 68, sentido): 5'-ggggacaagtttgtacaaaaaagcagg cttaaacaatggctacttactactcgag-3' y prm08628 (SEQ ID NO: 69, inversa, complementario): 5'-ggggaccactttgtacaagaaagctgggtttaggccacaaaatcat- 3'.
La PCR se llevó a cabo usando Hifi Taq ADN polimerasa bajo condiciones estándar. También se amplificó y purificó un fragmento de PCR de la longitud esperada (incluyendo los sitios attB) usando métodos estándar. Luego se llevó a cabo el primer paso del procedimiento Gateway, la reacción BP, durante el cual el fragmente de PCR se recombina in vivo con el plásmido pDONR201 para producir, de acuerdo con la terminología Gateway, un "clon de entrada". El plásmido pDONR201 se obtuvo de Invitrogen, como parte de la tegnología Gateway®.
El clon de entrada que comprende a la SEQ ID N°: 66 se usó posteriormente en una reacción con LR con un vector de destino usado para la transformación de Oryza sativa. Este vector contenía como elementos funcionales dentro de los bordes de ADN-T: un marcador seleccionable vegetal; un cásete de expresión marcador controlable; y un cásete Gateway destinado a la recombinación de LR in vivo con la secuencia de ácido nucleico de interés ya clonado en el clon de entrada. Se colocó dos vectores de expresión que difieren del promotor WSI18 del arroz (SEQ ID N°: 84) para la expresión específica del embrión tardío corriente arriba de este cásete Gateway. Se colocó en un segundo vector de expresión, otro promotor, un promotor RAB21 del arroz (SEQ ID NO: 85) para la expresión específica de semilla corriente arriba del cásete Gateway.
Después del paso de recombinación con LR, los vectores de expresión resultantes para la expresión específica de semilla (Figura 5) fueron transformados en
forma independiente en la cepa LBA4044 de Agrobacterium de acuerdo con métodos bien conocidos en el arte.
9.3. Secuencias MYB30
La secuencia de ácidos nucleicos de MYB30_1 fue amplificada por PCR usando como molde una biblioteca de cADN de plántulas de Arabidopsis thaliana personalizada (en pCMV Sport 6.0; Invitrogen, Paisley, UK). La PCR se llevó a cabo usando Hifi Taq ADN polimerasa bajo condiciones estándar, usando 200 ng de molde en 50 µ? de una mezcla PCR. Los cebadores usados fueron SEQ ID NO: 1 16 (sentido): 5'-ggggaccactttgtacaagaaagctgggtccatgtgattaaagcaaactcttca-3' y SEQ ID NO: 117 (inversa, complementario): 5'-ggggaccactttgtacaagaaagctgggtccat gtgattaaagcaaactcttca-3', que incluyen los sitios AttB para la recombinación Gateway. El fragmento amplificado por PCR se purificó también usando métodos estándar. Luego fue llevado a cabo el primer paso del procedimiento Gateway, la reacción BP, durante el cual el fragmento de la PCR se recombina in vivo con el plásmido pDONR201 para producir, de acuerdo con la terminología Gateway, un "clon de entrada", pMYB30. El plásmido pDONR201 se obtuvo de Invitrogen, como parte de la tecnología Gateway®.
El clon de entrada que comprende a la SEQ ID NO: 88 luego fue usada en una reacción LR con un vector de destino usado para la transformación de Oryza sativa. Este vector contenía como elementos funcionales dentro de los bordes de ADN-T: un marcador seleccionare vegetal; un cásete de expresión marcador controlable; y un cásete Gateway destinado a la recombinación de LR in vivo con la secuencia de ácidos nucleicos de interés ya clonado en el clon de entrada. Se colocó un promotor de protoclorofilida reductasa (pPcR) del arroz (SEQ ID NO: 1 18) para la expresión en tejido verde corriente arriba de este cásete Gateway.
Después del paso de recombinación con LR, el vector de expresión resultante pPcR::MYB30 (Figura 10) fue transformado en la cepa LBA4044 de Agrobacterium de acuerdo con métodos bien conocidos en el arte.
9.4. Polipéptidos THQM
La secuencia de ácidos nucleicos usada en los métodos de la invención fue amplificada por PCR usando como molde una biblioteca de cADN de plántulas de tomate personalizada (en pCMV Sport 6.0; Invitrogen, Paisley, UK). La PCR se llevó a cabo usando Hifi Taq ADN polimerasa bajo condiciones estándar, usando 200 ng de
molde en 50 µ? de una mezcla PCR. Los cebadores usados fueron prm10162 (SEQ ID NO: 132; sentido, códon de incio en negrita): 5' -gggacaagtttgtacaaaaaagcaggcttaaacaatgag tagtgaaaaagaagatgg- 3' y prm10163 (SEQ ID NO: 133; inversa, complementario): 5' -ggggaccactttgtacaagaaagctgggtacggatccatatttatctttc-3', que incluyen los sitios AttB para la recombinación Gateway. El fragmento amplificado por PCR se purificó también usando métodos estándar. Luego se llevó a cabo el primer paso del procedimiento Gateway, la reacción BP, durante el cual el fragmente de PCR se recombina in vivo con el plásmido pDONR201 para producir, de acuerdo con la terminología Gateway, un "clon de entrada", pTHOM. El plásmido pDONR201 se obtuvo de Invitrogen, como parte de la tecnología Gateway®.
El clon de entrada que comprende a la SEQ ID NO: 122 luego fue usada en una reacción LR con un vector de destino usado para la transformación de Oryza sativa. Este vector contenía como elementos funcionales dentro de los bordes de ADN-T: un marcador seleccionable vegetal; un cásete de expresión marcador controlable; y un cásete Gateway destinado a la recombinación de LR in vivo con la secuencia de ácidos nucleicos de interés ya clonado en el clon de entrada. Un promotor GOS2 del arroz (SEQ ID NO: 131 ) para la expresión específica constitutiva fue colocada corriente arriba de este cásete Gateway.
Después del paso de recombinación con LR, el vector de expresión resultante pGOS2::THOM (Figura 13) fue transformado en la cepa LBA4044 de Agrobacterium de acuerdo con métodos bien conocidos en el arte.
9.5. Polipéptidos BIHD2
cADN de Medicago sativa que codifica una secuencia de polinucleótidos BIHD2 como se representa en la SEQ ID NO: 193 fue amplificada por PCR usando como molde cADN sintetizada de mARN estraída a partir de Medicago sativa en diferentes etapas del crecimiento, y bajo diferentes condiciones de crecimiento. Fueron usados los siguientes cebadores, que incluyen los sitios AttB para la recombinación con Gateway, para la amplificación por PCR: prm08627 (SEQ ID NO: 212, sentido): 5' -ggggacaagttt gtacaaaaaagcaggcttaaacaatggctgaggagggtttt- 3' and prm08628 (SEQ ID NO: 213, inverso, complementario): 5' -ggggaccactttgtacaagaaagctgggtttgcttagtta gtggattgaagat-3'. La PCR se llevó a cabo usando Hifi Taq ADN polimerasa bajo condiciones estándar. También se amplificó y purificó un fragmento de PCR de la longitud esperada (incluyendo los
sitios attB) usando métodos estándar. Luego se llevó a cabo el primer paso del procedimiento Gateway, la reacción BP, durante el cual el fragmente de PCR se recombina in vivo con el plásmido pDONR201 para producir, de acuerdo con la terminología Gateway, un "clon de entrada". El plásmido pDONR201 se obtuvo de Invitrogen, como parte de la tegnología Gateway®.
El clon de entrada que comprende a la SEQ ID NO: 192 posterirmente fue usado en una reacción LR con un vector de destino usado para la transformación de Oryza sativa. Este vector contenía como elementos funcionales dentro de los bordes de ADN-T: un marcador seleccionare vegetal; un cásete de expresión marcador controlable; y un cásete Gateway destinado a la recombinación de LR in vivo con la secuencia de ácidos nucleicos de interés ya clonado en el clon de entrada. Se colocó un vector de expresión que difiere del promotor GOS2 (SEQ ID NO: 245) para la expresión específica del embrión tardío corriente arriba de este cásete Gateway.
Después del paso de recombinación con LR, el vector de expresión resultante para la expresión constitutiva (Figura 15) fue transformado en forma independiente en una cepa strain LBA4044 de Agrobacterium de acuerdo con métodos bien conocidos en el arte.
Ejemplo 10: Transformación de la planta
Transformación del arroz
El Agrobacterium que contenía el vector de expresión se usó para transformar plantas de Oryza sativa. Se quitaron las cáscaras de las semillas secas maduras del cultivar del arroz japonés Nipponbare. Se llevó a cabo la esterilización incubando durante un minuto en 70% de etanol, seguido por 30 minutos en 0,2% de HgCI2, seguido por un lavado de 6 veces 15 minutos con agua destilada estéril. Las semillas estériles se hicieron germinar luego en un medio que contenía 2,4-D (medio de inducción de callos). Después de incubación en la oscuridad durante cuatro semanas, se extrajeron callos derivados del escutelo, embriogénicos, y se propagaron en el mismo medio. Después de dos semanas, los callos se multiplicaron o propagaron por subcultivo en el mismo medio durante otras 2 semanas. Las piezas de callos embriogénicos fueron subcultivadas en medio fresco 3 días antes del cocultivo (para reforzar la actividad de división celular).
La cepa LBA4404 de Agrobacterium que contenía el vector de expresión se usó para el co-cultivo. Se inoculó el Agrobacterium en un medio AB con los antibióticos apropiados y se cultivó durante 3 días a 28°C. Luego se recogieron las bacterias y se
suspendieron en un medio de cocultivo liquido a una densidad (OD6oo) de aprox. 1 . La suspensión se transfirió luego a una placa de Petri y se sumergieron los callos en la suspensión durante 15 minutos. Los tejidos de los callos luego se transfirieron y secaron en un papel de filtro y se transfirieron a un medio de cocultivo solidificado, y se incubaron durante 3 días en la oscuridad a 25 °C. Los callos cocultivados se cultivaron en un medio que contenía 2,4-D durante 4 semanas en la oscuridad a 28 °C en presencia de un agente de selección. Durante este período, se desarrollaron islas de callos resistentes que crecían rápidamente. Después de transferir este material a un medio de regeneración e incubación a la luz, se liberó el potencial embriogénico y se desarrollaron brotes en las siguientes cuatro a cinco semanas. Se retiraron los brotes de los callos y se incubaron durante 2 a 3 semanas en un medio que contenía auxina desde el cual se transfirieron al suelo. Se cultivaron brotes endurecidos bajo alta humedad y días cortos en un invernadero.
Aproximadamente 35 transformantes del arroz T0 independientes fueron generados para una construcción. Los transformantes primarios fueron transferidos de una cámara de cultivo de tejidos a un invernadero. Después de un análisis de PCR cuantitativo para verificar el número de copias del inserto de T-ADN, sólo se mantuvieron plantas transgénicas de copia simple que presentan tolerancia al agente de selección para cosechar la semilla T1. Las semillas se cosecharon luego tres a cinco meses después del transplante. El método dio transformantes de locus simple en una proporción de más de 50 % (Aldemita y Hodges 1996, Chan et al. 1993, Hiei et al. 1994).
Transformación de maíz
La transformación de maíz (Zea mays) se realiza con una modificación del método descripto por Ishida et al. (1996) Nature Biotech 14(6): 745-50. La transformación es dependiente del genotipo en el maíz y sólo genotipos específicos pueden ser transformados y regenerados. La línea endogámica A188 (Universidad de Minnesota) o híbridos con A188 como progenitor son buenas fuentes de material dador para la transformación, pero también se pueden usar exitosamente otros genotipos. Las espigas son cosechadas de la planta de maíz aproximadamente 1 1 días después de la polinización (DAP) cuando la longitud del embrión inmaduro es de aprox. 1 a 1 ,2 mm. Los embriones inmaduros son cocultivados con Agrobacterium tumefaciens que contiene el vector de expresión, y las plantas transgénicas son
recuperadas a través de organogénesis. Los embriones extraídos son cultivados en un medio de inducción de callos, luego medio de regeneración de maíz, que contiene el agente de selección (por ejemplo, imidazolinona, pero se pueden usar varios marcadores de selección). Las placas de Petri son incubados a la luz a 25 °C durante 2-3 semanas, o hasta que se desarrollan brotes. Los brotes verdes son transferidos de cada embrión al medio de enraizamiento de maíz e incubados a 25 °C durante 2-3 semanas, hasta que se desarrollan las raíces. Los brotes con raíces son transplantados al suelo en el invernadero. Las semillas T1 son producidas de plantas que exhiben tolerancia al agente de selección y que contienen una sola copia del inserto de T-ADN.
Transformación de trigo
La transformación de trigo se realiza con el método descripto por Ishida et al. (1996) Nature Biotech 14(6): 745-50. El cultivar Bobwhite (disponible de CIMMYT, México) se usa comúnmente en la transformación. Los embriones inmaduros son cocultivados con Agrobacterium tumefaciens que contiene el vector de expresión, y las plantas transgénicas se recuperan a través de organogénesis. Después de la incubación con Agrobacterium, los embriones se cultivan in vitro en medio de inducción de callos, luego medio de regeneración, que contiene el agente de selección (por ejemplo, imidazolinona pero se pueden usar varios marcadores de selección). Las placas de Petri se incuban a la luz a 25 °C durante 2-3 semanas o hasta que se desarrollan brotes. Los brotes verdes son transferidos de cada embrión al medio de enraizamiento e incubados a 25 "C durante 2-3 semanas, hasta que se desarrollan las raíces. Los brotes con raíces son transplantados al suelo en el invernadero. Las semillas T1 son producidas de plantas que exhiben tolerancia al agente de selección y que contienen una sola copia del inserto de T-ADN.
Transformación de soja
La soja es transformada de acuerdo con una modificación del método descripto en la patente U.S. 5.164.310 de Texas A&M. Diversas variedades de soja comerciales pueden ser transformadas con este método. El cultivar Jack (disponible de la Illinois Seed foundation) se usa comúnmente para la transformación. Las semillas de soja son esterilizadas para sembrar in vitro. El hipocotilo, la radícula y un cotiledón son extraídos de plantines de siete días. El epicotilo y el cotiledón restante se cultivan adicionalmente para desarrollar nodulos axilares. Estos nodulos axilares son extraídos
e incubados con Agrobacterium tumefaciens que contiene el vector de expresión. Después del tratamiento de cocultivo, los explantes se lavan y se transfieren al medio de selección. Los brotes regenerados son extraídos y colocados en un medio de alargamiento de los brotes. Los brotes no más largos que 1 cm son colocados en medio de enraizamiento hasta que se desarrollan raíces. Los brotes con raíces son transplantados al suelo en el invernadero. Las semillas T1 son producidas de plantas que exhiben tolerancia al agente de selección y que contienen una sola copia del inserto de T-ADN.
Transformación de colza/canola
Los pecíolos cotiledonarios e hipocotilos de plantines de 5-6 días se usaron como explantes para el cultivo de tejido y se transformaron de acuerdo. con Babic et al. (1998, Plant Cell Rep 17: 183-188). El cultivar comercial Westar (Agriculture Canadá) es la variedad estándar usada para la transformación, pero también se pueden usar otras variedades. Las semillas de cañóla son esterilizadas en superficie para sembrar in vitro. Los explantes de pecíolos de cotiledones con el cotiledón unido son extraídos de los plantines in vitro, e inoculados con Agrobacterium (que contiene el vector de expresión) sumergiendo el extremo cortado del explante del pecíolo en la suspensión bacteriana. Los explantes son cultivados luego durante 2 días en medio MSBAP-3 que contiene 3 mg/l BAP, 3 % de sacarosa, 0,7 % de Phytagar a 23 °C, 16 hs de luz. Después de dos días de cocultivo con Agrobacterium, los explantes de pecíolos son transferidos a medio MSBAP-3 que contiene 3 mg/l BAP, cefotaxima, carbenicilina o timentina (300 mg/l) durante 7 días, y luego cultivados en medio MSBAP-3 con cefotaxima, carbenicilina o timentina y agente de selección hasta la regeneración de los brotes. Cuando los brotes tienen 5 - 10 mm de longitud, se cortan y se transfieren a medio de alargamiento de brotes (MSBAP-0.5, que contiene 0,5 mg/l BAP). Los brotes de aprox. 2 cm de longitud son transferidos al medio de enraizamiento (MS0) para la inducción de raíces. Los brotes con raíces son transplantados a suelo en el invernadero. Las semillas T1 son producidas de plantas que exhiben tolerancia al agente de selección y que contienen una sola copia del inserto de T-ADN.
Transformación de alfalfa
Se transforma un clon regenerador de alfalfa (Medicago sativa) usando el método de (McKersie et al., 1999 Plant Physiol 119: 839-847). La regeneración y la transformación de alfalfa dependen del genotipo y por lo tanto se requiere una planta regeneradora. Se han
descripto métodos para obtener plantas regeneradoras. Por ejemplo, éstas pueden ser seleccionadas del cultivar Rangelander (Agriculture Canadá) o cualquier otra variedad de alfalfa comercial como describieron Brown DCW y A Atanassov (1985. Plant Cell Tissue Organ Culture 4: 1 11-112). Alternativamente, la variedad RA3 (Universidad de Wisconsin) ha sido seleccionada para usar en el cultivo de tejidos (Walker et al., 1978 Am J Bot 65:654-659). Los explantes de pecíolos son cocultivados, durante la noche, con un cultivo de Agrobacterium tumefaciens C58C1 pMP90 (McKersie et al., 1999 Plant Physiol 1 19: 839-847) o LBA4404 que contiene el vector de expresión. Los explantes son cocultivados durante 3 días en la oscuridad en medio de inducción SH que contiene 288 mg/L de Pro, 53 mg/L de tioprolina, 4,35 g/L de K2S04 y 100 pm de acetosiringinona. Los explantes se lavan en medio de Murashige-Skoog de media concentración (Murashige and Skoog, 1962) y se colocan en placas en el mismo medio de inducción SH sin acetosiringinona pero con un agente de selección adecuado y antibiótico adecuado para inhibir el crecimiento de Agrobacterium. Después de varias semanas, los embriones somáticos se transfieren a medio de desarrollo BOÍ2Y que no contiene reguladores del crecimiento, ni antibióticos y 50 g/L de sacarosa. Los embriones somáticos se germinan subsiguientemente en medio de Murashige-Skoog de media concentración. Los plantines con raíces se transplantan en macetas y se cultivan en un invernadero. Las semillas T1 son producidas de plantas que exhiben tolerancia al agente de selección y que contienen una sola copia del inserto de T-ADN.
Transformación de algodón
El algodón se transforma utilizando Agrobacterium tumefaciens de acuerdo con el método descrito en US 5.159.135. Las semillas de algodón se esterilizan en su superficie en 3% de solución de hipoclorito de sodio durante 20 minutos y se lavan con agua destilada con 500 pg/ml cefotaxima. Luego se transfieren las semillas al medio SH con 50pg/ml de benomil para su germinación. Se extraen los hipocótilos de las plántulas que tiene de 4 a 6 días, se los corta en trozos de 0,5 cm y se los coloca en 0,8% de agar. Se utiliza una suspensión de Agrobacterium (aproximadamente 108 células por mi, diluidas a partir de un cultivo de toda la noche transformado con el gen de interés y marcadores de selección adecuados) para inocular los explantes de hipocótilos. Luego de 3 días a temperatura ambiente y luz, los tejidos se transfieren a un medio sólido (1 ,6 g/l de Geirite) con sales Murashige and Skoog con vitaminas B4 (Gamborg et al., Exp. Cell Res. 50:151 -158 (1968)), 0,1 mg/l de 2,4-D, 0,1 mg/l de 6-furfurilaminopurina y 750 pg/ml de MgCL2, y con 50 a 100 pg/ml de cefotaxima y 400-
500 pg/ml de carbenicilina para eliminar las bacterias residuales. Se aislan las líneas celulares individuales luego de dos a tres meses (con subcultivos cada cuatro a seis semanas) y se cultivan adicionalmente en un medio selectivo para la amplificación de tejido (30°C, fotoperíodo de 16 hrs). Posteriormente, los tejidos transformados se cultivan adicionalmente en un medio no selectivo durante 2 a 3 meses para que se generen embriones somáticos. Los embriones de aspecto saludable de al menos 4 mm de longitud se transfieren a tubos con un medio SH en vermiculita fina, suplementado con 0,1 mg/l de ácido indol acético, 6 furfurilaminopurina y ácido giberélico. Los embriones se cultivan a 30°C con un fotoperíodo de 16 hrs, y los plantines en la etapa de 2 a 3 hojas se transfieren a macetas con vermiculita y nutrientes. Las plantas se vuelven más resistentes y posteriormente se las transfiere al invernadero para su cultivo adicional.
Ejemplo 11: Procedimiento de evaluación fenotípica
1 1 .1 Preparación de la evaluación
Se generaron aproximadamente 35 transformantes del arroz T0 independientes. Los transformantes primarios fueron transferidos de una cámara de cultivo de tejidos a un invernadero para el cultivo y la cosecha de la semilla T1. Se retuvieron seis eventos, de los cuales la progenie de T1 segregó 3:1 para la presencia/ausencia del transgén. Para cada uno de estos eventos, se seleccionaron aproximadamente 10 plantines de T1 que contenían el transgén (hetero- y homocigotas) y aproximadamente 10 plantines de T1 que no tenían el transgén (nulicigotas) mediante el monitoreo de la expresión del marcador visual. Las plantas transgénicas y los nulicigotas correspondientes fueron cultivados lado a lado en posiciones al azar. Las condiciones del invernadero eran de días cortos (12 horas de luz), 28°C a la luz y 22°C en la oscuridad y humedad relativa de 70%. Las plantas cultivadas en condiciones sin estrés se regaron en intervalos regulares para asegurar que no hubiese limitación de agua y nutrientes, a fin de que se pudieran satisfacer las necesidades de la planta para completar su crecimiento y desarrollo.
Se evaluaron además cuatro eventos T1 en la generación T2 siguiendo el mismo procedimiento de evaluación que para la generación T1 pero con más individuos por evento. Desde la etapa de siembra hasta la etapa de madurez, las plantas se pasaron varias veces a través de una cámara de imágenes digitales. En cada punto de tiempo se tomaron imágenes digitales (2048x1536 píxeles, 16 millones de colores) de cada planta desde por lo menos 6 ángulos diferentes.
Control de sequía
Se cultivan plantas de semillas T2 en suelo de macetas en condiciones normales hasta que se aproximan a la etapa de emerger. Luego son transferidas a una sección "seca" en donde no se realiza irrigación. Se insertan sondas de humedad en macetas elegidas al azar para monitorear el contenido de agua del suelo (SWC). Cuando el SWC está por debajo de ciertos umbrales, las plantas se vuelven a regar automáticamente en forma continua hasta que se alcanza un nivel normal nuevamente. Las plantas se transfieren luego de nuevo a condiciones normales. El resto del cultivo (maduración de la planta, cosecha de las semillas) es igual que para las plantas que no crecen en condiciones de estrés abiótico. Se registran los parámetros de crecimiento y rendimiento como se detalló para el crecimiento en condiciones normales.
Control de eficiencia del uso de nitrógeno
Se cultivan plantas del arroz de semillas T2 en suelo de macetas en condiciones normales excepto por la solución de nutrientes. Las macetas son regadas desde el transplante hasta la maduración con una solución de nutrientes específica que contiene un contenido reducido de N nitrógeno (N), usualmente entre 7 y 8 veces menor. El resto del cultivo (maduración de la planta, cosecha de las semillas) es igual que para las plantas que no crecen con estrés abiótico. Los parámetros de crecimiento y rendimiento se registran como se detalló para el crecimiento en condiciones normales.
Control de estrés por sal
Se cultivan plantas en un sustrato hecho de fibras de coco y argex (proporción 3 a 1 ). Se usa una solución de nutrientes normal durante las dos primeras semanas luego de transplantar los plantines al invernadero. Después de las dos primeras semanas, se agregan 25 mM de sal (NaCI) a la solución de nutrientes, hasta que se cultivan las plantas. Luego se miden los parámetros relacionados con las semillas.
1 1 .2 Análisis estadístico: Prueba F
Se usó un ANOVA (análisis de variantes) de dos factores como modelo estadístico para la evaluación general de las características fenotípicas de la planta. Se llevó a cabo una prueba F en todos los parámetros medidos de todas las plantas
de todos los eventos transformados con el gen de la presente invención. La prueba F se llevó a cabo para controlar un efecto del gen sobre todos los eventos de transformación y para verificar un efecto general del gen, también conocido como efecto global del gen. El umbral de significancia para un efecto global del gen verdadero se fijó a un nivel de probabilidad de 5% para la prueba F. Un valor de prueba F significativo indica un efecto del gen, lo que significa que no es sólo la simple presencia o posición del gen la que causa las diferencias del fenotipo.
Debido a que se llevaron a cabo dos experimentos con eventos que se superponían, se realizó un análisis combinado. Esto es útil para controlar la consistencia de los efectos sobre los dos experimentos y, si éste es el caso, acumular evidencia de ambos experimentos para aumentar la confianza en la conclusión. El método usado fue un enfoque de modelo mixto que tiene en cuenta la estructura de niveles múltiples de los datos (es decir, experimento - evento - segregantes). Los valores P se obtuvieron comparando la prueba de relación de probabilidad con las distribuciones de chi cuadrado.
11.3 Parámetros medidos
Medición de parámetros relacionados con la biomasa
Desde la etapa de siembra hasta la etapa de madurez, las plantas se pasaron varias veces a través de una cámara de imágenes digitales. En cada punto de tiempo se tomaron imágenes digitales (2048x1536 píxeles, 16 millones de colores) de cada planta desde por lo menos 6 ángulos diferentes.
Se determinó el área aérea de la planta (o biomasa del follaje) contando el número total de píxeles en las imágenes digitales de las partes aéreas de las plantas discriminadas del fondo. Este valor se promedió para las fotos tomadas en el mismo punto de tiempo desde los diferentes ángulos y se convirtió a un valor de superficie física expresado en mm cuadrados por calibración. Los experimentos muestran que el área aérea de la planta medida de este modo se correlaciona con la biomasa de las partes aéreas de la planta. El área aérea es el área medida en el punto de tiempo en el cual la planta había alcanzado su máxima biomasa de follaje. El vigor temprano es el área aérea de la planta (plantín) tres semanas posteriores a la germinación. El aumento de la biomasa de raíz se expresa como un aumento de la biomasa total de la raíz (medida como la biomasa máxima de las raíces observada durante la vida útil de una planta); o como un aumento del índice raíz/brote (medido como la relación entre la masa de la raíz y la masa del brote en el período de crecimiento activo de la raíz y del brote).
Se determinó el vigor temprano contando el número total de píxeles de las partes aéreas de la planta discriminado del fondo. Este valor se promedió para las fotos tomadas en el mismo punto de tiempo desde diferentes ángulos y se convirtió en un valor de superficie física expresado en mm cuadrados por calibración. Los resultados descritos más adelante son para plantas tres semanas posteriores a la germinación.
Medición de parámetros relacionados con la semilla
Las panículas primarias maduras fueron cosechadas, contadas, embolsadas, marcadas con códigos de barras y luego secadas durante tres días en un horno a 37°C. Las panículas fueron trilladas luego y todas las semillas fueron recogidas y contadas. Las cáscaras llenas se separaron de las vacías usando un dispositivo de soplado de aire. Las cáscaras vacías fueron descartadas y la fracción restante se contó nuevamente. Las cáscaras llenas se pesaron en una balanza analítica. Se determinó el número de semillas llenas contando el número de cáscaras llenas que permaneció después del paso de separación. Se midió el rendimiento total de semillas pesando todas las cáscaras llenas cosechadas de una planta. Se midió el número total de semillas por planta contando el número de cáscaras cosechadas de una planta. El peso de mil granos (TKW) es extrapolado del número de semillas llenas contadas y su peso total. El índice de cosecha (Hl) en la presente invención es definido como la relación entre el rendimiento total de semillas y el área aérea (mm2), multiplicado por un factor de 106. El número total de flores por panículas como se define en la presente invención es la relación entre el número total de semillas y el número de panículas primarias maduras. La tasa de llenado de las semillas como se define en la presente invención es la proporción (expresada como %) del número de semillas llenas con respecto al número total de semillas (o florcitas).
Ejemplo 12: Resultados de la evaluación fenotípica de las plantas transgénicas
12.1 Secuencias ODC
A continuación se presentan los resultados de la evaluación de las plantas transgénicas del arroz que expresan un ácido nucleico Nicta_ODC (SEQ ID NO: 1 ) en condiciones sin estrés como se evalúan en las generaciones T1 y 12. Se observó un incremento de al menos 5 % en la biomasa por encima del suelo (AreaMax), vigor al momento de emerger (vigor temprano o EmerVigor), rendimiento total de semilla, cantidad de semillas llenas, cantidad total de semillas por (Tabla F1 ).
Tabla F1
Control de eficiencia del uso de nitrógeno
Se cultivaron plantas del arroz de semillas T2 en suelo de macetas en condiciones normales excepto por la solución de nutrientes. Las macetas fueron regadas desde el transplante hasta la maduración con una solución de nutrientes específica que contenía un contenido reducido de N nitrógeno (N), usualmente entre 7 y 8 veces menor. El resto del cultivo (maduración de la planta, cosecha de las semillas) fue igual que para las plantas que no crecieron con estrés abiótico. Los parámetros de crecimiento y rendimiento se registran como se detalló para el crecimiento en condiciones normales
A continuación se presentan los resultados de la evaluación de las plantas del arroz transgénico que expresan el ácido nucleico Chlre_ODC (SEQ ID NO: 62) en condiciones de eficiencia de uso de nitrógeno (Tabla F2). Se observó un incremento en el peso total de semillas, cantidad de semillas llenas, tasa de llenado, índice de cosecha y el peso de mil granos.
Tabla F2. Evaluación de plantas transgénicas transformadas con pChlre_ODC.
12.2. Secuencias BIHD1
Sayo el control de un promotor WSI18 del arroz
A continuación se detallan los resultados de la evaluación de las plantas del arroz transgénicas de la generación T2 que expresan una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD1 como se representa en SEQ ID NO: 67, bajo el control de un promotor WSI18 para la expresión específica de semilla y cultivado en condiciones de crecimiento normal.
Se verificó un incremento en el vigor temprano, en el rendimiento total de semillas por planta, en la cantidad de semillas llenas, en la cantidad total de semillas y en el índice de cosecha de las plantas transgénicas en comparación con sus correspondientes nulizigotas (controles), como se muestra en la Tabla G.
Tabla G: Los resultados de la evaluación de la generación T2 de plantas del arroz transgénicas que expresan una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD1 como se representa en SEQ ID NO: 67, bajo el control de un promotor WS118 para la expresión específica de semilla.
Bajo el control de un promotor RAB21 del arroz
Las plantas del arroz transgénicas que expresan una secuencia de ácidos
nucleicos que codifican un polipéptido BIHD1 como es representado en SEQ ID NO: 67, bajo el control del promotor RAB21 del arroz para la expresión específica de semillas, mostraron una tendencia positiva para los siguientes rasgos relacionados con el rendimiento: vigor temprano, rendimiento total de semilla por planta, cantidad de semillas llenas, cantidad total de semillas e índice de cosecha.
12.3. Secuencias MYB30
Se cultivaron plantas de semillas 12 en suelo de macetas en condiciones normales hasta que se aproximaron a la etapa de emerger. Luego fueron transferidas a una sección "seca" en donde no se realizó irrigación. Se insertaron sondas de humedad en macetas elegidas al azar para monitorear el contenido de agua del suelo (SWC). Cuando el SWC estuvo por debajo de ciertos umbrales, las plantas se volvieron a regar automáticamente en forma continua hasta que se alcanzó un nivel normal nuevamente. Las plantas se transfirieron luego de nuevo a condiciones normales. El resto del cultivo (maduración de la planta, cosecha de las semillas) fue igual que para las plantas que no crecieron en condiciones de estrés abiótico. Se registraron los parámetros de crecimiento y rendimiento como se detalló para el crecimiento en condiciones normales.
Los resultados de la evaluación de las plantas del arroz transgénicas que expresan un ácido nucleico YB30 en condiciones de estrés por sequía descritos anteriormente se presentan a continuación. Se reveló un incremento general de más del 5 % de biomasa aérea (AreaMax) y vigor al momento de emerger (vigor temprano) (Tabla H).
Tabla H. Resultados de la evaluación de las plantas del arroz transgénicas que expresan un ácido nucleico MYB30
12.4. Secuencias THOM
Los resultados de la evaluación de las plantas del arroz transgénicas que expresan un ácido nucleico THOM en condiciones sin estrés se presentan a continuación. Se observó un aumento significativo para el rendimiento total de semillas, cantidad de semillas llenas, índice de cosecha y peso de mil granos (Tabla I).
Tabla I:
12.5. Polipéptidos BIHD2
Control de sequía
Se cultivaron plantas de semillas T2 en suelo de macetas en condiciones normales hasta que se aproximaron a la etapa de emerger. Luego fueron transferidas a una sección "seca" en donde no se realizó irrigación. Se insertaron sondas de humedad en macetas elegidas al azar para monitorear el contenido de agua del suelo (SWC). Cuando el SWC estuvo por debajo de ciertos umbrales, las plantas se volvieron a regar automáticamente en forma continua hasta que se alcanzó un nivel normal nuevamente. Las plantas se transfirieron luego de nuevo a condiciones normales. El resto del cultivo (maduración de la planta, cosecha de las semillas) fue igual que para las plantas que no crecieron en condiciones de estrés abiótico. Se registraron los parámetros de crecimiento y rendimiento como se detalló para el crecimiento en condiciones normales.
Bajo el control del promotor GOS2
Los resultados de la evaluación de la generación T1 de plantas del arroz transgénicas que expresan una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido BIHD2 como se representa en SEQ ID NO: 193, bajo. el control del promotor GOS2 del arroz para la expresión constitutiva, y cultivadas en condiciones de control de sequía como se detalló anteriormente se representan a continuación (Tabla J).
Tabla J:
Rasgo del rendimiento % de incremento en transgénicas en comparación con plantas de control
Tiempo de floración 5,3
P total semillas 37,1
Tasa de llenado 54,9
índice de cosecha 49,0
Cantidad de semillas llenas 31 , 1
Claims (1)
- REIVINDICACIONES Un método para mejorar y/o incrementar los rasgos relacionados con el rendimiento en las plantas con respecto a las plantas de control, caracterizado porque comprende modular la expresión en una planta de una secuencia de ácidos nucleicos que codifica un polipéptido Ornitina Descarboxilasa, o un polipéptido homeodominio inducido por benzotiadiazol 1 (BIHD1 ), donde dicho polipéptido BIHD1 tiene, en orden creciente, de preferencia al menos 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia de los aminoácidos con un polipéptido BIHD1 como se representa en la SEQ ID NO: 67, o un polipéptido MYB30, en donde dicho polipéptido MYB30 comprende al menos un dominio SANT, o un polipéptido THOM, en donde dicho polipéptido THOM comprende (i) un dominio de cierre de leucina "HD-ZIP N-terminal" (ii) un dominio homeobox, (iii) un dominio de cierre de leucina HALZ asociado al dominio homeobox, o un polipéptido homeodominio inducido por benzotiadiazol 2 (BIHD2), donde dicho polipéptido BIHD2 tiene, en orden creciente, de preferencia al menos 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia de los aminoácidos con un polipéptido BIHD2 como se representa en la SEQ ID NO: 193, y opcionalmente seleccionar las plantas que tienen rasgos mejorados relacionados con el rendimiento. Método de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque dicho polipéptido Ornitina Descarboxilasa, cuando se usa en la construcción de un árbol filogenético de los polipéptidos de Descarbixilasa de aminoácidos básicos del plegamiento del barril alfa/beta, se agrupa con los ciados que comprenden polipéptidos Ornitina Descarboxilasa, en vez de Arginina Descarboxilasa, Diaminopimelato Descarboxilasa, o Carboxinorespermidina Descarboxilasa. Método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque dicho polipéptido Ornitina Descarboxilasa comprende una o más de las siguientes secuencias: (i) 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia con la secuencia de aminoácidos de cualquiera de los polipéptidos de la Tabla A1 ; (ii) 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia con la secuencia de aminoácidos de cualquiera de los dominios como se expresa en la Tabla C1 del Ejemplo 4; (iii) 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia con la secuencia de aminoácidos del Motivo 1 : [N/G]AR[C/V]P[L/M][G/S][P/L]K[Y/F]GALPEE[V/A]EPLL[R/Q][A^]A[Q/K][A/ E][A/L][G/R]LTV[SA/]GVSFH[V/I]GSG (SEQ ID NO: 51 ); (¡v) 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia con la secuencia de aminoácidos del Motivo 2: [K/D][D/Q][P/A]FYV[L/V]DL[G/A][E/V]W[S/R]LMDQW[R/K/N][A/S] (SEQ ID NO: 52); (v) 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia con la secuencia de aminoácidos del Motivo 3: RI[V/I][F/Y]ANPCK[P/R]ES[D/H]I[I/K/R]IY/F]AA[K S]VGVNLTT[Y/F]DSEDE[ V/L][Y/E]K[I/V][R/A K]KHHP (SEQ ID NO: 53); (vi) 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia con la secuencia de aminoácidos del Motivo 4: EY[W/Y]I[N/D]DG[L V/I]YGS[F/M/L]NC[I/V]L[Y/F]DHAT (SEQ ID NO: 54); (vii) 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia con la secuencia de aminoácidos del Motivo 5: EYVLSLG[V/I]SPD (SEQ ID NO: 55); (viii) 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia con la secuencia de aminoácidos del Motivo 6: AI[A E]AA[K/R]EVF[E/D][T/A]A[A/S][K/Q/R][UF]G[M/L][P/S][ /R/P]M[T/R]V L[D/N][l/V]GGGFT[S/A]G[H/P]QF[T/E][T/E]AA[AA^[A/KA [V/l][K/N][S/A] (SEQ ID NO: 56); (ix) 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia con la secuencia de aminoácidos del Motivo 7: [G/I]G[G/A]AP[P/T/V]AAAA[A/E][EN][N/D/G][G/H]TRKV[V/I]PLS[R/K]DALQ DFM[V/L]SIITQKLQD[E/D] (SEQ ID NO: 57); (x) 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia con la secuencia de aminoácidos del Motivo 8: QT[V/I]IVSGLNPAAILQ (SEQ ID NO: 58). 4. Método de acuerdo con la reivindicación 1 , 2 o 3, caracterizado porque dicha expresión modulada se efectuó al introducir y expresar en una planta un ácido nucleico que codifica un polipéptido Ornitina Descarboxilasa. 5. Método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque dicho ácido nucleico que codifica un polipéptido Ornitina Descarboxilasa codifica cualquiera de las proteínas enumeradas en la Tabla A1 o es una porción de dicho ácido nucleico, o un ácido nucleico capaz de hibridarse con dicho ácido nucleico o el complemento del mismo. 6. Método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque dicha secuencia de ácidos nucleicos codifica un ortólogo o parálogo de cualquiera de las proteínas indicadas en la Tabla A1. 7. Método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque dichos rasgos mejorados relacionados con el rendimiento comprenden mayor biomasa de brote y/o rendimiento de semilla con respecto a las plantas de control. 8. Método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque dichos rasgos mejorados relacionados con el rendimiento se pueden obtener en condiciones de cultivo con deficiencia de nitrógeno. 9. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8, caracterizado porque dicho ácido nucleico está ligado operativamente a un promotor constitutivo, con preferencia a un promotor GOS2, con máxima preferencia a un promotor GOS2 del arroz. 10. Método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque dicho ácido nucleico que codifica un polipéptido Ornitina Descarboxilasa es de origen vegetal, con preferencia de una planta dicotiledónea, con más preferencia de la familia Solanaceae, con máxima preferencia de Nicotiana tabacum. 1 1 . Planta o parte de la misma, incluso semillas, caracterizadas porque 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 recombinante que codifica un polipéptido Ornitina Descarboxilasa. 12. Construcción caracterizada porque comprende: (i) ácido nucleico que codifica un polipéptido Ornitina Descarboxilasa como se definió en las reivindicaciones 1 , 2 o 3; (ii) una o más secuencias de control capaces de dirigir 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, caracterizada porque una de dichas secuencias de control es un promotor constitutivo, con preferencia un promotor GOS2, con máxima preferencia un promotor GOS2 del arroz. 14. Uso de una construcción de acuerdo con la reivindicación 12 o 13 en un método para obtener plantas que tienen mayor rendimiento, en particular mayor rendimiento de semilla con respecto a las plantas de control. 15. Planta, parte de planta o célula vegetal caracterizada porque ha sido transformada con una construcción de acuerdo con la reivindicación 12 o 13. 16. Método para la producción de una planta transgénica que tiene mayor rendimiento, con preferencia mayor rendimiento de semilla con respecto a las plantas de control, caracterizado porque comprende: (i) introducir y expresar en una planta un ácido nucleico que codifica un polipéptido Ornitina Descarboxilasa como se definió en la reivindicación 1 , 2 o 3; y (ii) cultivar la célula vegetal en condiciones que promuevan el desarrollo y crecimiento de la planta; y opcionalmente (iii) seleccionar las plantas que tienen rasgos mejorados relacionados con el rendimiento. 17. Planta transgénica que tiene mayor rendimiento, en particular mayor biomasa, con respecto a las plantas de control, que resultan de la expresión modulada de un ácido nucleico que codifica un polipéptido Ornitina Descarboxilasa como se definió en la reivindicación 1 , 2 o 3 o una célula vegetal transgénica derivada de dicha planta transgénica. 18. Planta transgénica de acuerdo con la reivindicación 11 , 15 o 17, o una célula vegetal transgénica derivada de esta, caracterizada porque dicha planta es una planta de cultivo o una planta monocotiledónea o un cereal, tal como arroz, maíz, trigo, cebada, mijo, centeno, triticale, sorgo y avenas. 19. Partes cosechables de una planta de acuerdo con la reivindicación 18, caracterizadas porque dichas partes cosechables, con preferencia, son semillas y/o biomasa de brotes. 20. Productos derivados de una planta de acuerdo con la reivindicación 20 y/o de las partes cosechables de una planta de acuerdo con la reivindicación 20. Uso de un ácido nucleico que codifica un polipéptido Ornitina Descarboxilasa caracterizado porque es para incrementar el rendimiento, en particular para incrementar brotes y/o biomasa en las plantas, con respecto a las plantas de control.
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