MX2011003054A - Plantas transgenicas con rendimiento incrementado. - Google Patents

Plantas transgenicas con rendimiento incrementado.

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Abstract

Polinucleótidos que son capaces de aumentar el rendimiento de una planta transformada para contener dichos polinucleótidos. También métodos para utilizar dichos polinucleótidos y plantas transgénicas y productos agrícolas, incluyendo semillas, que contienen dichos polinucleótidos como transgenes.

Description

PLANTAS TRANSGÉNICAS CON RENDIMIENTO INCREMENTADO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere en general a plantas transgénicas que sobreexpresan polinucleótidos aislados que codifican polipéptidos, en tejidos y organelos vegetales específicos, mejorando de ese modo el rendimiento de dichas plantas.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En los últimos años los incrementos de población y el cambio del clima han centrado la atención en la posibilidad de la escasez mundial de alimentos, forraje y combustible. La agricultura consume el 70% del agua utilizada por la gente, en un momento en el que las precipitaciones se están reduciendo en muchas partes del mundo. Además, a medida que el uso de tierras cambia de chacras a ciudades y suburbios, menos hectáreas de tierra cultivable están disponibles para cultivar cultivos agrícolas. La biotecnología agrícola ha intentado satisfacer las crecientes necesidades de la humanidad a través de modificaciones genéticas de plantas que pudieran incrementar el del cultivo, por ejemplo, confiriendo mejor tolerancia en las respuestas al estrés abiótico o incrementado la biomasa.
El rendimiento del cultivo se define en la presente como el número de fanegas de producto agrícola relevante (tal como grano, forraje, o semilla) cosechadas por acre. El rendimiento del cultivo se ve impactado por el estrés abiótico, tal como estrés de sequía, calor, salinidad, y frío, y por el tamaño (biomasa) de la planta. Las estrategias tradicionales de reproducción de plantas son relativamente lentas en general no han tenido éxito en conferir un incremento en la tolerancia a los estrés abióticos. Las mejoras en el rendimiento de granos y la reproducción convencional casi se han estancado en el maíz. El índice de cosecha, i.e., el porcentaje de biomasa producida respecto de la biomasa total acumulativa en la cosecha, en maíz ha permanecido esencialmente sin cambios durante la reproducción selectiva para el rendimiento de granos durante los últimos cien años. En consecuencia, las recientes mejoras en el rendimiento que se han producido en maíz son el resultado del incremento en la producción total de biomasa por área de tierra unitaria. Este incremento en la biomasa total se ha logrado incrementando la densidad de plantación, que ha llevado a alteraciones fenotípicas de adaptación, tal como una reducción en el ángulo de hoja, que puede reducir el sombreado de las hojas inferiores, y el tamaño de la espiguilla, que puede incrementar I índice de cosecha.
Cuando el agua de la tierra se agota o si el agua no está disponible durante los períodos de sequía, los rendimientos del cultivo se restringen. El déficit de agua en la planta se produce si la transpiración de la hojas excede el suministro de agua de las raíces. El suministro de agua disponible está relacionado con la cantidad de agua retenida en la tierra y la capacidad de la planta de alcanzar esa agua con su sistema de raíces. La transpiración de agua de las hojas está relacionado con la fijación del dióxido de carbono mediante la fotosíntesis a través del estoma. Los dos procesos están positivamente correlacionados de manera que el influjo alto de dióxido de carbono a través de la fotosíntesis está estrechamente relacionado con la pérdida de agua por transpiración. Como el agua transpira de las hojas, el potencial de agua en hojas se reduce y el estoma tiende a cerrarse en un proceso hidráulico limitando la cantidad de fotosíntesis. Debido a que el rendimiento del cultivo depende de la fijación de dióxido de carbono en la fotosíntesis, la captación de agua y la transpiración son factores contribuyentes para el rendimiento del cultivo. Las plantas que son capaces de utilizar menos agua para fijar la misma cantidad de dióxido de carbono o que son capaces de funcionar normalmente con un potencial de agua más bajo tienen potencial para realizar más fotosíntesis y de ese modo producir más biomasa y rendimiento económico en muchos sistemas agrícolas.
Los biotecnólogos agrícolas han utilizado ensayos en sistemas de planta modelo, estudios en invernadero de plantas de cultivo, y ensayos de campo en sus esfuerzos por desarrollar plantas transgénicas que exhiban un rendimiento incrementado, a través de incrementos en la tolerancia al estrés abiótico o a través de la biomasa incrementada. Por ejemplo, eficiencia del uso de agua (WUE) es un parámetro a menudo correlacionado con la tolerancia a la sequía. Los estudios de la respuesta^ de una planta a la deshidratación, choque osmótico, y extremos de temperatura también se emplean para determinar la tolerancia o resistencia de la planta a los estrés abióticos.
Un incremento en la biomasa con baja disponibilidad de agua puede deberse a la eficiencia relativamente mejorada del crecimiento o consumo reducido de agua. Al seleccionar los rasgos para mejorar los cultivos, una reducción en el uso de agua, sin un cambio en el crecimiento tendría un mérito particular en un sistema agrícola irrigado donde los costos de inyección de agua sean elevados. Un incremento en el crecimiento sin una correspondiente subida en el uso de agua tendría aplicabilidad a todos los sistemas agrícolas. En muchos sistemas agrícolas donde el suministro de agua no es restrictivo, un incremento en el crecimiento, aún si se obtiene a expensas de un incremento en el uso de agua también incrementa el rendimiento.
Los biotecnólogos agrícolas también utilizan las mediciones de otros parámetros que indican el potencial impacto de un transgen en el rendimiento del cultivo. Para los cultivos de forraje como alfalfa, maíz de ensilaje, y heno, la biomasa vegetal se correlaciona con el rendimiento total. Para los cultivos de grano, sin embargo, se han utilizado otros parámetros para estimar el rendimiento, tales como tamaño de la planta, según lo medido por el peso en seco total de la planta, peso en seco aéreo, peso fresco aéreo, área de hoja, volumen de tallo, altura de la planta, diámetro de roseta, longitud de hoja, longitud de raíz, masa de raíz, número de vástagos, y número de hojas. El tamaño de la planta en una etapa temprana de desarrollo típicamente se correlacionará con el tamaño de la planta posterior en el desarrollo. Una planta más grande con un área de hoja mayor típicamente absorberá más. luz y dióxido de carbono que una planta más pequeña y por ello posiblemente ganará un mayor peso durante el mismo período. Existe un fuerte componente genético en el tamaño de la planta y porcentaje de crecimiento, y de la misma manera para un rango de diversos genotipos el tamaño de planta bajo una condición de medio ambiente posiblemente se correlaciona con el tamaño bajo otra condición. De esta manera se utiliza un medio ambiente estándar para aproximar los diversos y dinámicos medio ambientes encontrados en diferentes ubicaciones y momentos por los cultivos en el campo.
El índice de cosecha es relativamente estable bajo muchas condiciones de medio ambiente, y de la misma manera es posible una sólida correlación entre el tamaño de la planta y el rendimiento de grano. El tamaño de la planta y rendimiento de grano están intrínsecamente ligados, debido a que la mayoría de la biomasa del grano depende de la productividad fotosintética almacenada o actual por parte de las hojas y tallo de la planta. Como con la tolerancia al estrés abiótico, las mediciones de tamaño de la planta en el desarrollo temprano, bajo condiciones estandarizadas en una cámara o invernadero de crecimiento, son prácticas estándar para medir las ventajas en el rendimiento conferidas por la presencia de un transgen.
Los transportadores de membrana de la célula vegetal a menudo se ven afectados cuando la disponibilidad de agua es limitada. En casos extremos, la eliminación de agua de la membrana perturba la estructura normal bicapa y hace que la membrana se vuelva excepcionalmente porosa cuando está deshidratada. Bajo condiciones más moderadas, el estrés en la bicapa de lípidos puede dar como resultado el desplazamiento y cambios de configuración de los transportadores de membrana, llevando a una menor eficiencia en el transporte de moléculas. El déficit de agua también puede incrementar la concentración del soluto celular que a su vez afecta las configuraciones de proteínas, incluyendo proteínas transportadoras.
El rendimiento del cultivo depende de la salud, crecimiento y desarrollo de las plantas de cultivo bajo condiciones de medio ambiente variables. El correcto direccionamiento y entrega oportuna de los nutrientes minerales y compuestos orgánicos son esenciales para el crecimiento y desarrollo de la planta. Las condiciones de estrés tales como sequía pueden perturbar gravemente el normal sistema de en una planta. Los genes que estabilizan el transporte de moléculas bajo dichas condiciones de estrés ayudan a mantener la homeostasis en la planta.
El transporte molecular regulado requiere energía para muchos procesos en plantas. Los gradientes de iones y protones a través de la membrana celular son una forma de energía almacenada en una célula vegetal. Estos gradientes se utilizan para dirigir el transporte de otras moléculas a través de las membranas. Un ejemplo es la cadena de transporte de electrones mitocondriales que utiliza la energía de la reducción de NADH para movilizar los protones a través de la membrana interna mitocondrial que crea un gradiente de pH y carga. Otro ejemplo es la cadena de transporte de electrones en el cloroplasto que permite que la fotosíntesis utilice la energía de los fotones para crear un gradiente de protones a través de la membrana tilacoide y también para crear energía de la reducción en forma de NADPH. En ambos casos, la energía del gradiente de protones a través de la membrana mitocondrial o tilacoide, denominada la fuerza protón-motriz, se convierte en energía química en la forma de ATP mediante las ATPasas unidas a la membrana. El transporte activo primario utiliza la energía de ATP directamente en el proceso de transporte a través de la acción de una ATPasa que escinde el fosfato terminal del ATP que forma el ADP.
Las ATPasas son una clase de enzimas que catalizan la descomposición del ATP en ADP y un ion libre de fosfato o la reacción inversa para generar ATP. La reacción de desfosforilación libera energía, que se utiliza para mover los solutos a través de la membrana. Las ATPasas transmembrana importan muchos de los metabolitos necesarios para el metabolismo celular y exportan toxinas, desechos, y solutos que pueden dificultar los procesos celulares. Además de los intercambiadores, otras categorías de ATPasa transmembrana incluyen co-transportadores y bombas.
Las ATPasas pueden diferir en función, estructura y en el tipo de iones que las mismas transportan. Las F-ATPasas en mitocondria, cloroplastos y membranas plasmáticas bacterianas son las principales productoras de ATP, utilizando el gradiente de protones generado por la fosforilación oxidativa en la mitocondria o fotosíntesis en los cloroplastos. Las A-ATPasas se encuentran en Archaea y funcionan como F-ATPasas. Las V-ATPasas se encuentran principalmente en vacuolas eucarióticas, catalizando la hidrólisis de ATP para transportar los solutos y disminuir el pH en organelos. Las V-ATPasas funcionan exclusivamente como bombas de protones. La fuerza protón-motriz generada por las V-ATPasas en los organelos y membranas de células eucarióticas después se utiliza como una fuerza impulsora para numerosos procesos secundarios de transporte. Las P-ATPasas se encuentran en bacterias, hongos y en membranas de plasmáticas eucarióticas y organelos, y funcionan para transportar una variedad de diferentes iones a través de las membranas. Las E-ATPasas son enzimas de la superficie celular que hidrolizan un rango de NTPs, incluyendo el ATP extracelular.
En oposición al transporte activo principal, el transporte activo secundario utiliza la energía de un gradiente de concentración previamente establecido por los procesos anteriores. Existen dos tipos de procesos activos secundarios, transporte de intercambio (antiporte) y cotransporte (simporte). El transporte de azúcar y aminoácido sucede a través de los mecanismos de transportes activos secundarios.
Las transportadoras de ABC (cásete de unión a ATP) son proteínas que atraviesan la membrana que utilizan la energía de la hidrólisis del ATP para transportar una amplia variedad de sustratos a través de las membranas extracelular e intracelular, incluyendo productos metabólicos, lípidos y esteróles, y fármacos. Dentro de las bacterias, las transportadoras de ABC bombean principalmente compuestos esenciales tales como azúcares, vitaminas, y iones metálicos en la célula. Dentro de los organismos eucariótas, las transportadoras de ABC principalmente transportan moléculas hacia afuera de la membrana plasmática o en los organelos unidos a la membrana tales como el retículo endoplasmático y mitocondria.
Las reacciones de transporte de electrones son fundamentales para los importantes procesos de metabolismo de energía en la mitocondria de la planta (respiración) y cloroplastos (fotosíntesis). En ambos organelos, la transferencia de electrones de una molécula en un lado de la membrana celular hacia otra molécula en el lado opuesto de la membrana crea una fuerza protón-motriz a través de la membrana. Aunque es eficiente, los procesos de transferencia de electrones en la mitocondria y cloroplastos de la planta dejan salir un pequeño porcentaje de electrones para reducir parcialmente el oxígeno, formando especies reactivas del oxígeno tales como superóxido. La formación del superóxido no solamente desperdicia energía celular sino que también puede causar estrés oxidativo que fomenta una reducción en la función celular como resultado del daño a lo lípidos de la membrana, proteínas y ADN. Además, existe un potencial para la transferencia de energía de una molécula de clorofila activada en el sistema cosecha luz hacia un oxígeno molecular triplete para formar oxígeno singlete, que es otro precursor de las moléculas reactivas del oxígeno. La tendencia de los fotosistemas y el sistema cosecha luz para activar el oxígeno se incrementa durante los períodos de estrés como consecuencia del bloqueo en la vía metabólica normal que incrementa o reduce los niveles de sustrato más allá de los umbrales críticos.
La respiración en la mitocondria de la planta transfiere energía bioquímica de los nutrientes hacia el trifosfato de adenosina (ATP) a través de una serie de reacciones de reducción de oxidación catabólica. Típicamente se utilizan azúcares, pero también ase utilizan aminoácidos y ácidos grasos, como sustrato para la transferencia de electrones al oxígeno utilizando la energía liberada para sintetizar el ATP. La reacción total para los azúcares puede simplificarse como C6H 206 + 602? 6C02 + 6H20 con un AHc -2880 kJ. En la mitocondria de la planta, las reacciones del ciclo de Kreb liberan electrones que se utilizan para reducir NAD a NADH. La energía redox de NADH se transfiere mediante una cadena de transporte de electrones al oxígeno. Esta transferencia de electrones a lo largo de los complejos de proteínas de la membrana interna libera energía que crea un gradiente de protones a través de la membrana. La fuerza protón-motriz resultante a través de la membrana mitocondrial se utiliza para sintetizar el ATP. La energía almacenada en el ATP se utiliza en varios procesos celulares que requieren energía, incluyendo biosíntesis y transporte de moléculas a través de las membranas celulares.
La fotosíntesis es un proceso complejo por el cual las plantas y ciertos tipos de bacterias producen glucosa y oxígeno a partir de dióxido de carbono (CO2) y agua utilizando la energía de la luz solar. La reacción química total puede expresarse simplemente como 6CO2 + 6H2O (+ energía de luz)? + 6C»2. Las numerosas reacciones que se producen durante la fotosíntesis comúnmente se dividen en dos etapas - las "reacciones de luz" de la transferencia de electrones y protones dentro y a través de la membrana fotosintética y las "reacciones de oscuridad" que incluyen la biosíntesis de carbohidratos a partir de C02. Las plantas más altas captan I energía de la luz utilizando dos fotosistemas de múltiples subunidades (I y II) ubicados en las membranas tilacoides de los cloroplastos. Esta transferencia de electrones crea un gradiente de protones a través de la membranas tilacoide generada que se utiliza para la síntesis del ATP. Las reacciones de luz en la fotosíntesis generan ATP y NADPH que posteriormente se utilizan en las reacciones bioquímicas que producen azúcares, aminoácidos y otros componentes celulares.
El Fotosistema I (PS-I) es un complejo de múltiples subunidades que utiliza energía de luz para impulsar el transporte del electrón donado del Fotosistema II (PSII) a través de la membrana tilacoide para reducir NADP a NADPH. El PS-I cataliza la transferencia de electrones impulsada por la luz desde la plastocianina, que se ubica en el lado lumenal de los tilacoides, hacia la ferredoxina, que está en el lado estromal de la membrana. El sistema PS-I tiene en su centro el heterodímero PsaA/PsaB, que contiene el dador de electrones principal— un dímero de clorofila denominado P700— y los receptores de electrones A0, A1 y FX/A/B. Un número de subunidades de proteínas más pequeñas conforman el resto del sistema. Algunas de estas subunidades sirven como sitios de unión para los portadores de electrones solubles plastocianina y ferredoxina, mientras las funciones de algunas de las otras proteínas no se entienden bien. Un gran sistema de antena de aproximadamente 90 clorofilas y 22 carotenoidos pacta la luz y transfiere la energía de excitación al centro. El P700 se re-reduce con los electrones proporcionados a partir del PS-II por la plastocianina. La PsaF, es una proteína que se acopla a la plastocianina en el PS-I que facilita la unión de la plastocianina o el citocromo c, los portadores de electrones móviles responsables de la reducción del dador oxidizado P700. La Publicación de la Solicitud de la Patente Estadounidense 2008/0148432 describe el uso de un gen PsaF del PS-I para aumentar los rasgos agronómicos en plantas transgénicas.
El PS-II, también un sistema de pigmentos - proteínas de múltiples subunidades - que contiene polipéptidos intrínsecos y extrínsecos con respecto a la membrana fotosintética, utiliza la energía de la luz para oxidizar el agua. El PS-II. posee un centro de reacción P680 que contiene clorofila. Dentro del núcleo del complejo, la clorofila y los pigmentos beta-carotenos principalmente se unen a las proteínas CP43 (PsbC) y CP47 (PsbB), que pasan la energía de excitación a las proteínas del centro de reacción D1 (Qb, PsbA) y D2 (Qa, PsbD) que unen todos los cofactores activos redox involucrados en el proceso de conversión de energía. El complejo que despide oxígeno del PS-II (OEC) oxidiza el agua para proporcionar protones para su uso por el PS-I, y consiste en OEE1 (PsbO), OEE2 (PsbP) y OEE3 (PsbQ). Las subunidades restantes en el PS-II son de bajo peso molecular (menos que 10 kDa), y están involucradas en ensamblaje del PS-II, estabilización, demonización, y foto-protección. PsbW es parte de este complejo de proteínas transmembrana de bajo peso molecular, donde es una subunidad del complejo que despide oxígeno. PsbW parece tener varios papeles, incluyendo guiar la biogénesis y ensamblaje del PS-II, estabilizar el PS-II dimérico y facilitar la reparación del PS-II después de una foto-inhibición. La Publicación de la Solicitud de Patente Estadounidense 2007/0067865 describe una planta transformada que posee una molécula de ácido nucleico que comprende un ácido nucleico estructural que puede ser un gen PsbW.
Los electrones de los fotosistemas ocasionalmente se transfieren al oxígeno molecular que forma el superóxido, un precursor de más productos intermedios reactivos del oxígeno. Uno de los puntos clave de dicha transferencia está en la ferredoxina. Las ferredoxinas son proteínas ubicuas [2Fe-2S] involucradas en muchas vías de transferencia de electrones en plantas, animales y microorganismos. La ferredoxina (PetF) es una proteína portadora de electrones en la cadena de transporte de electrones del PS-I. En esta cadena, la ferredoxina transporta el electrón desde el PS-I hasta la ferredoxina-ÑADP oxidoreductasa, que cataliza la transferencia de electrones de Fd a NADP+ para producir NADPH. Además se utilizan equivalentes reductores de la ferredoxina para la asimilación de nitrógeno y azufre, así como el metabolismo de aminoácidos y ácidos grasos. La ferredoxina también proporciona equivalentes reductores para la activación de las enzimas del cloroplasto mediante la tioredoxina. Se piensa que los altos niveles de ferredoxina son críticos para la supervivencia de la planta en medio ambientes subóptimos. En las plantas más grandes, la ferredoxina es codificada por una pequeña familia del gen que posee la expresión específica del tejido y regulada a nivel medioambiental. Estos genes que codifican la proteína ferredoxina son subregulados por el déficit de hierro, estrés oxidativo y varios estrés del medio ambiente, incluyendo sequía, frío, salinidad y luz ultravioleta. La cantidad de ARNm de ferredoxina está regulada por redox en el nivel post-transcripcional, y por consiguiente las estrategias para mejorar la tolerancia al estrés en los cultivos que utilizan metodologías transgénicas para incrementar la expresión de los genes de ferrodoxina de la planta no han sido exitosas. La mitocondria también contiene proteínas ferredoxina que participan en las reacciones de transferencia de electrones.
La flavodoxina posee similar potencial redox y funciona de manera similar a la ferrodoxina en cianobacterias y algas, pero el gen no se encuentra en ningún genoma de planta. La flavodoxina ha estado implicada en el desarrollo de la tolerancia al estrés en cianobacterias y algas. La Patente Estadounidense No. 6.781.034 describe que la expresión de un gen flavodoxina de Anabaena en el tabaco produjo plantas transgénicas con tolerancia incrementada a la sequía, altas intensidades de luz, calor, frío, radiación UV, y el herbicida paraquat.
La clorofila es un componente importante del sistema cosecha luz que rodea los fotosistemas I y II. Es estructuralmente similar a y se produce a través de la misma vía metabólica que otros pigmentos porfirina tales como heme. En el centro del anillo hay un ion de magnesio y hay diferentes cadenas laterales unidas, que usualmente incluyen una cadena larga fitol. Las cobalaminas son pequeñas moléculas complejas producidas exclusivamente por microorganismos, en una vía que comparte las primeras etapas con la vía biosintética de la clorofila. Tanto la vías de cobalamina como la de clorofila derivan de un precursor común, uroporfirinógeno III. La complejidad y la especificidad de la cobalamina (vitamina B12) misma y su producción requiere aproximadamente 30 enzimas que se distinguen entre sustratos específicos, sino estrechamente relacionados en una vía químicamente complicada. Dicha enzima, uroporfirina-lll C-metiltransferasa, cataliza las dos reacciones de metilación sucesivas C-2 y C-7 involucradas en la conversión del uroporfirinógeno-lll a precorrina-2 a través de la formación intermedia de precorrina-1. Esta reacción dirige el uroporfirinógeno-lll a la cobalamina (vitamina B12) o biosíntesis de siroheme. La Publicación de la Solicitud de la Patente Estadounidense 2005/0108791 describe el uso de la uropoifirina III C-metiltransferasa de Synechocystis sp. (CobA) con un péptido que se dirige al cloroplasto para producir plantas transgénicas con fenotipo mejorado.
Se han caracterizado algunos genes que están involucrados en las respuestas al estrés, uso de agua, y/o biomasa en plantas, pero hasta la actualidad, el éxito en el desarrollo de plantas transgénicas de cultivo con rendimiento mejorado ha sido limitado, y ninguna de dichas plantas se ha comercializado. Existe una necesidad, por ello, de identificar los genes adicionales que tengan la capacidad de incrementar el rendimiento de las plantas de cultivo.
SÍNTESIS DE LA INVENCIÓN Los presentes inventores han descubierto que la transformación de la plantas con ciertos polinucleótidos da como resultado una mejora en el rendimiento de la planta cuando los genes se expresan en los niveles apropiados y las proteínas resultantes se dirigen a la ubicación subcelular adecuada. Cuando se dirigen según lo descrito en la presente, los polinucleótidos y polipéptidos mostrados en la Tabla 1 son capaces de mejorar el rendimiento de plantas transgénicas.
Tabla 1 Polinucleótido Aminoácido de Nombre génico Organismo de la SEQ ID la SEQ ID NO NO B0821 Escherichia coli 1 2 Polinucleótido Aminoácido de Nombre génico Organismo de la SEQ ID la SEQ ID NO NO B2668 E. coli 3 4 B3362 E. coli 5 6 B3555 E. coli 7 8 Synechocystis 9 10 SLL191 1 sp.pcc6811 Synechocystis 1 1 12 SLR1062 sp.pcc6818 Saccharomyces 13 14 YDL193W cerevisiae B1 187 E. coli 15 16 B2173 E. coli 17 18 GM50181 105 Glycine max 19 20 B2670 E. coli 21 22 YBR222C S. cerevisiae 23 24 BN51408632 B. napus 25 26 BN51423788 B. napus 27 28 BN51486050 B. napus 29 30 GM50942269 G. max 31 32 GM59534234 G. max 33 34 GM59654631 G. max 35 36 GM59778298 G. max 37 38 YNL030W S. cerevisiae 39 40 Linum LU62237699 usitatissimum 41 42 OS36075085 0. sativa 43 44 YLR251W S. cerevisiae 45 46 BN42108421 B. napus 47 48 Polinucleótido Aminoácido de Nombre génico Organismo de la SEQ ID la SEQ ID NO NO GMsf23a01 G. max 49 50 HV62697288 Hordeum vulgare 51 52 LU61649286 L. usitatissimum 53 54 OS40298410 0. sativa 55 56 YPR036W S. cerevisiae 57 58 BN51362135 B. napus 59 60 SLL1326 Synechocystis sp. 61 62 LU61815688 L. usitatissimum 63 64 SLR 329 Synechocystis sp. 65 66 SLR0977 Synechocystis sp. 67 68 ssr0390 Synechocystis sp. 69 70 sll1382 Synechocystis sp. 71 72 BN42448747 B. napus 73 74 GM49779037 G. max 75 76 SII0248 Synechocystis sp. 77 78 SII0819 Synechocystis sp. 79 80 BN51362302 B. napus 81 82 BNDLM1779_30 B. napus 83 84 GMsk95f02 G. max 85 86 GMso56a01 G. max 87 88 sll1796 Synechocystis sp. 89 90 SI 739 Synechocystis sp. 91 92 SII0378 Synechocystis sp. 93 94 slr1368 Synechocystis sp. 95 96 SII0099 Synechocystis sp. 97 98 En una realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de longitud completa que posee una secuencia seleccionada del grupo que consiste en SEQ ID NO:2; SEQ ID NO:4; SEQ ID NO:6; y SEQ ID NO:8; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión.
En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de tránsito a cloroplastos; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de longitud completa que posee una secuencia seleccionada del grupo que consiste en SEQ ID NO: 10 y SEQ ID NO: 12; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión.
En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas; un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido Undecaprenil pirofosfato sintetasa probable de longitud completa que posee una secuencia según lo mostrado en la SEQ ID NO:14; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión.
En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas, y un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de longitud completa que es un regulador transcripcional putativo del metabolismo de ácidos grasos que posee un dominio de unión al ADN HTH tipo gntR que comprende los aminoácidos 34 a 53 de la SEQ ID NO:16; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión.
En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de longitud completa que posee un dominio en bucle P, G3E, que comprende un motivo Walker A que posee una secuencia según lo mostrado en la SEQ ID NO:99 y un motivo de especificidad GTP que posee una secuencia según lo mostrado en la SEQ ID NO: 100; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión.
En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas, y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de longitud completa que es una proteína de membrana putativa que posee una secuencia según lo mostrado en la SEQ ID NO:22; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión.
En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas; y un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido coenzima A sintetasa peroxisomal de longitud completa que comprende un dominio de unión al AMP seleccionado del grupo que consiste en los aminoácidos 194 a 205 de la SEQ ID NO:24, aminoácidos 202 a 213 de la SEQ ID NO:26, aminoácidos 214 a 225 de la SEQ ID NO:28, aminoácidos 195 a 206 de la SEQ ID NO:30, aminoácidos 175 a 186 de la SEQ ID NO:32, aminoácidos 171 a 182 de la SEQ ID NO:34, aminoácidos 189 a 200 de la SEQ ID NO:36, aminoácidos 201 a 212 de la SEQ ID NO:38, en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión.
En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas; y un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido histona H4 de longitud completa que posee un dominio de secuencia firma G-A-K-R-H (SEQ ID NO: 101 ) seleccionado del grupo que consiste en los aminoácidos 3 a 92 de la SEQ ID NO:40; aminoácidos 3 a 92 de la SEQ ID NO:56; aminoácidos 3 a 92 de la SEQ ID NO:42; y aminoácidos 3 a 92 de la SEQ ID NO:44, en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión.
En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas o un promotor constitutivo; un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de tránsito a cloroplastos; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido integral de membrana tipo SYM1 de longitud completa; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión.
En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas; un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial, y un polinucleotido aislado que codifica un polipéptido de subunidad H de la bomba de protones vacuolar de longitud completa, en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión.
En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleotido aislado que codifica un promotor; un polinucleotido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleotido aislado que codifica un polipéptido de subunidad alfa de F-ATPasa de longitud completa que comprende un dominio de la ATP sintasa seleccionado del grupo que consiste en los aminoácidos 356 a 365 de la SEQ ID NO:62; aminoácidos 254 a 263 de la SEQ ID NO:64; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión.
En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleotido aislado que codifica un promotor; un polinucleotido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleotido aislado que codifica un polipéptido de subunidad beta de F-ATPasa de longitud completa que comprende un dominio de la ATP sintasa seleccionado del grupo que consiste en los aminoácidos 353 a 362 de la SEQ ID NO:66; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión.
En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleotido aislado que codifica un promotor; un polinucleotido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleotido aislado que codifica un polipéptido del transportador ABC de longitud completa que posee una secuencia según lo mostrado en la SEQ ID NO:68; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión.
En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito a plástidos; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de subunidad psaK del centro de reacción del fotosistema I de longitud completa que posee una firma psaGK que comprende los aminoácidos 56 a 73 de la SEQ ID NO:70; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión.
En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido ferredoxina de longitud completa que comprende una secuencia firma Fer2 seleccionada del grupo que consiste en los aminoácidos 1 1 a 87 de la SEQ ID NO:72; aminoácidos 12 a 88 de la SEQ ID NO:74; y aminoácidos 63 a 139 de la SEQ ID NO:76, en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión.
En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito a plástidos; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido flavodoxina de longitud completa que posee una secuencia firma de Flavidoxin_1 que comprende los aminoácidos 6 a 160 de la SEQ ID NO:78; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión.
En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito a plástidos; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de subunidad III psaF del centro de reacción del fotosistema I de longitud completa que comprende una secuencia firma PSI_PsaF seleccionada del grupo que consiste en los aminoácidos 3 a 158 de la SEQ ID NO:80; aminoácidos 43 a 217 de la SEQ ID NO:82; aminoácidos 46 a 220 de la SEQ ID NO:84; aminoácidos 50 a 224 de la SEQ ID NO:86; y aminoácidos 50 a 224 de la SEQ ID NO:88; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión.
En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido citocromo c553 (PetJ) de longitud completa que posee una secuencia firma PSI_PsaF que comprende los aminoácidos 38 a 116 de la SEQ ID NO:90; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión.
En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido W (PsbW) del centro de reacción del fotosistema II de longitud completa que posee una secuencia firma de Citocromo C que comprende los aminoácidos 5 a 120 de la SEQ ID NO:92; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión.
En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito a plástidos; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido uroporfirina-lll c-metiltransferasa (CobA) de longitud completa que posee una secuencia según lo mostrado en la SEQ ID NO:93; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión.
En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor y un polinucleótido aislado que codifica una precorrina-6b metilasa de longitud completa que posee una secuencia firma Metiltransf_12 que comprende los aminoácidos 45 a 138 de la SEQ ID NO:96; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión. El cásete de expresión de esta realización opcionalmente puede comprender un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial.
En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor y un polinucleótido aislado que codifica una precorrin-6y metilasa descarboxilante que posee una secuencia firma TP_metilasa que comprende los aminoácidos 1 a 195 de la SEQ ID NO:98¡ en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión. El cásete de expresión de esta realización opcionalmente puede comprender un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial.
En otra realización, la invención proporciona una semilla producida por la planta transgénica de la invención, en donde la semilla es de línea genéticamente pura para un transgen que comprende los vectores de expresión descritos más arriba. Las plantas obtenidas de la semilla de la invención demuestran una tolerancia incrementada a un estrés del medio ambiente, y/o un crecimiento incrementado de la planta, y/o un rendimiento incrementado, bajo condiciones normales o de estrés en comparación con una variedad del tipo salvaje de la planta.
Aún en otro aspecto, la invención se refiere a productos producidos por o a partir de las plantas transgénicas de la invención, partes de sus plantas, o sus semillas, tal como un productos alimenticios, forraje, suplemento de alimentos, suplementos de forraje, fibra, productos farmacéuticos o cosméticos.
La invención además proporciona ciertos polinucleótidos aislados identificados en la Tabla 1 también está incorporada en el vector recombinante que comprende un polinucleótido aislado de la invención.
Aún en otra realización, la invención se refiere a un método para producir transformar una célula vegetal con un vector de expresión que comprende un polinucleótido aislado de la invención, y generar a partir de la célula vegetal una planta transgénica que exprese el polipéptido codificado por el polinucleótido. La expresión del polipéptido en la planta d como resultado una tolerancia incrementada a un estrés del medio ambiente, y/o crecimiento, y/o rendimiento bajo condiciones normales y/o de estrés en comparación con una variedad del tipo salvaje de la planta.
Aún en otra realización, la invención proporciona un método para incrementar la tolerancia de una planta a un estrés del medio ambiente, y/o crecimiento, y/o rendimiento. El método comprende los pasos de transformar una célula vegetal con un cásete de expresión que comprende un polinucleótido aislado de la invención, y generar una planta transgénica a partir de la célula vegetal, en donde la planta transgénica comprende el polinucleótido.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 muestra una alineación de las secuencias de aminoácidos del dominio de unión al nucieótido que contiene proteínas denominadas B2173 (SEQ ID NO:18), G 50181105 (SEQ ID NO:20). La alineación se generó utilizando Align X de Vector NTI.
La Figura 2 muestra una alineación de las secuencias de aminoácidos de las coenzima A sintetasas peroxisomales denominadas YBR222C (SEQ ID NO:24), BN51408632 (SEQ ID NO:26), BN51423788 (SEQ ID NO:28), BN51486050 (SEQ ID NO:30), GM50942269 (SEQ ID NO:32), GM59534234 (SEQ ID NO:34), GM59654631 (SEQ ID NO:36), GM59778298 (SEQ ID NO:38). La alineación se generó utilizando Align X de Vector NTI.
La Figura 3 muestra una alineación de las secuencias de aminoácidos de la histona H4 denominada YNL030W (SEQ ID NO:40), GM53663330 (SEQ ID NO:56), LU62237699 (SEQ ID NO:42), OS36075085 (SEQ ID NO:44). La alineación se generó utilizando Align X de Vector NTI.
La Figura 4 muestra una alineación de las secuencias de aminoácidos de las proteínas integrales de membrana del tipo SYM1 denominadas YLR251W (SEQ ID NO:62), BN42108421 (SEQ ID NO:64), GMsf23a01 (SEQ ID NO:50), HV62697288 (SEQ ID NO:52), LU61649286 (SEQ ID NO:54), OS40298410 (SEQ ID NO:56). La alineación se generó utilizando Align X de Vector NTI.
La Figura 5 muestra una alineación de las secuencias de aminoácidos de los polipéptidos de la subunidad H de V-ATPasa denominados YPR036W (SEQ ID NO:58), BN51362135 (SEQ ID NO:60). La alineación se generó utilizando Align X de Vector NTI.
La Figura 6 muestra una alineación de las secuencias de aminoácidos de las subunidades alfa de F-ATPasa denominadas SLL1326 (SEQ ID NO:62), LU61815688 (SEQ ID NO:64). La alineación se generó utilizando Align X de Vector NTI.
La Figura 7 muestra una alineación de las secuencias de aminoácidos de las ferredoxinas denominadas sll1382 (SEQ ID NO:72), BN42448747 (SEQ ID NO:74), GM49779037 (SEQ ID NO:76). La alineación se generó utilizando Align X de Vector NTI.
La Figura 8 muestra una alineación de las secuencias de aminoácidos de las proteínas de la subunidad III del centro de reacción del fotosistema I denominadas SII0819 (SEQ ID NO:80), BN51362302 (SEQ ID NO:82), BNDLM1779_30 (SEQ ID NO:84), GMsk95f02 (SEQ ID NO:86), y GMso56a01 (SEQ ID NO:88). La alineación se generó utilizando Align X de Vector NTI.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS A lo largo de la presente solicitud, se hace referencia a varias publicaciones. Las descripciones de todas estas publicaciones y aquellas referencias citadas dentro de aquellas publicaciones en su totalidad se incorporan por la presente por referencia en la presente solicitud a fin de describir más completamente el estado del arte al cual pertenece la presente invención. La terminología utilizada en la presente es a los efectos de describir las realizaciones específicas solamente y no tiene como objetivo ser restrictiva. Tal como se utiliza en la presente, "un" o "una" puede significar uno o más, dependiendo del contexto en el que se utilice. De ese modo, por ejemplo, la referencia a "una célula" puede significar que al menos se puede utilizar una célula.
En una realización, la invención proporciona una planta transgénica que sobreexpresa un polinucleótido aislado identificado en la Tabla 1 en el tejido y compartimento subcelular indicado en la presente. La planta transgénica de la invención demuestra un rendimiento mejorado en comparación con una variedad del tipo salvaje de la planta. Tal como se utiliza en la presente, el término "rendimiento mejorado" significa cualquier mejora en el rendimiento de cualquier producto vegetal medido, tal como grano, fruta o fibra. Conforme a la invención, lo cambios en los diferentes rasgos fenotípicos puede mejorar el rendimiento. Por ejemplo, y sin limitación, los parámetros tales como desarrollo del órgano floral, comienzo de raíz, biomasa de la raíz, número de semillas, peso de semilla, índice de cosecha, tolerancia a estrés abiótico del medio ambiente, formación de hoja, fototropismo, dominancia apical, y desarrollo frutal, son mediciones apropiadas del rendimiento mejorado. Cualquier incremento en el rendimiento es un rendimiento mejorado conforme a la invención. Por ejemplo, la mejora en el rendimiento puede comprender un 0, 1 %, 0, 5%, 1 %, 3%, 5%, 10%, 15%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% o un incremento mayor en cualquier parámetro medido. Por ejemplo, un incremento en el rendimiento bu/acre de la soja o maíz obtenidos de un cultivo que comprende plantas que son transgénicas para los nucleótidos y polipéptidos de la Tabla 1 , en comparación con el rendimiento bu/acre de soja o maíz no tratados cultivados bajo las mismas condiciones, es un rendimiento mejorado conforme a la invención.
Según lo definido en la presente, una "planta transgénica " es una planta que ha sido alterada utilizando tecnología de ADN recombinante para contener un ácido nucleico aislado que de otra manera no estaría presente en la planta. Tal como se utiliza en la presente, el término "planta" incluye I planta completa, células vegetales, y partes de la planta. Las partes de la planta incluyen, pero no se limitan a, tallos, raíces, óvulos, estambres, hojas, embriones, regiones meristemáticas, tejido de callo, gametofitos, esporofitos, polen, microporos, y similares. La planta transgénica de la invención puede ser masculino estéril o masculino fértil, y además puede incluir transgenes distintos de aquellos que comprenden los polinucleótidos aislados descritos en la presente.
Tal como se utiliza en la presente, el término "variedad" se refiere a un grupo de plantas dentro de una especie que comparte rasgos constantes que las separan de la forma típica y de otras variedades dentro de esa especia. A la vez que posee al menos un rasgo distintivo, una variedad también se caracteriza por alguna variación entre los individuos dentro de la variedad, básicamente sobre la base de la segregación mendeliana de los rasgos entre la progenie de las generaciones futuras. Una variedad se considera "de línea genéticamente pura" para un rasgo particular si la misma es genéticamente homocigota para ese rasgo en la medida que, cuando la variedad de línea genéticamente pura se autopoliniza, no se observa una considerable cantidad de segregación independiente del rasgo entre la progenie. En la presente invención, el rasgo surge de la expresión transgénica de uno o más polinucleótidos aislados introducidos en una variedad de planta. Según lo utilizado también en la presente, el término "variedad del tipo salvaje" se refiere a un grupo de plantas que se analizan con fines comparativos como planta de control, en donde la planta de variedad del tipo salvaje es idéntica a la planta transgénica (planta transformada con un polinucleótido aislado conforme a la invención) con la excepción de que la planta de variedad del tipo salvaje no ha sido transformada con un polinucleótido aislado de la invención. El término "del tipo salvaje" tal como se utiliza en la presente se refiere a una célula vegetal, semilla, componente de planta, tejido de planta, órgano de planta, o la planta completa que no ha sido genéticamente modificada con un polinucleótido aislado conforme a la invención.
El término "planta de control" tal como se utiliza en la presente se refiere a una célula vegetal, un explante, semilla, componente de planta, tejido de planta, órgano de planta, o la planta entera utilizada para comparar con una planta transgénica o genéticamente modificada con el objeto de identificar un fenotipo aumentado o un rasgo deseable en la planta transgénica o genéticamente modificada. Una "planta de control" en algunos casos puede ser una línea de planta transgénica que comprende un vector vacío o gen marcador, pero no contiene el polinucleótido recombinante de interés que está presente en la planta transgénica o genéticamente modificada que se está evaluando. Una planta de control puede ser una planta de la misma línea o variedad que la planta transgénica o genéticamente modificada que se está probando, o puede ser otra línea o variedad, tal como una planta que se sabe que posee una característica, fenotipo específico o genotipo conocido. Una planta de control apropiada incluiría una planta genéticamente inalterada no transgénica de una línea parental utilizada para generar una planta transgénica en la presente.
Según lo definido en la presente, el término "ácido nucleico" y "polinucleótido" son intercambiables y se refieren al ARN o ADN que es lineal o ramificado, de hebra doble o simple, o un híbrido de los mismos. El término también abarca híbridos de ARN/ADNA. Una molécula de ácido nucleico "aislada" es una que está básicamente separada de otras moléculas de ácido nucleico que están presentes en la fuente natural del ácido nucleico (i.e., secuencias que codifican otros polipéptidos). Por ejemplo, un ácido nucleico clonado se considera aislado. Un ácido nucleico también se considera aislado si ha sido alterado por la intervención humana, o si se ha ubicado en un locus o ubicación que no es si sitio natural, o si se introduce en una célula por transformación. Por otra parte, una molécula aislada de ácido nucleico, tal como una molécula de ADNc, puede estar libre de algún otro material celular con el que naturalmente está asociada, o medio de cultivo cuando se produce mediante técnicas recombinantes, o precursores químicos u otros productos químicos cuando se sintetiza químicamente. A pesar de que la misma opcionalmente abarca una secuencia no traducida ubicada en los extremos 3' y 5' de la región codificante de un gen, puede ser preferible eliminar las secuencias que naturalmente flanquea la región codificante en su replicón presente naturalmente.
Tal como se utiliza en la presente, el término "estrés del medio ambiente" se refiere a una condición subóptima asociada con el estrés de salinidad, sequía, nitrógeno, temperatura, metal, químico, patogénico, o oxidativo, o cualquier combinación de los mismos. Tal como se utiliza en la presente, el término "sequía" se refiere a una condición de medio ambiente donde la cantidad de agua disponible para respaldar el crecimiento o desarrollo de la planta es menor que la óptimo. Tal como se utiliza en la presente, el término "peso fresco" se refiere a todo en la planta incluyendo el agua. Tal como se utiliza en la presente, el término "peso en seco" se refiere a todo en la planta distinto del agua, e incluye, por ejemplo, carbohidratos, proteínas, aceites, y nutrientes minerales.
Cualquier especie de planta puede transformarse para crear una planta transgénica conforme a la invención. La planta transgénica de la invención puede ser una planta dicotiledónea o una planta monocotiledónea. Por ejemplo y sin limitación, las plantas transgénicas de la invención pueden obtenerse de cualquiera de las siguientes familias de plantas dicotiledóneas: Leguminosas, incluyendo plantas tales como arveja, alfalfa y soja; Umbelíferas, incluyendo plantas tales como zanahoria y apio; Solanáceas, incluyendo las plantas tales como tomate, papa, berenjena, tabaco, y pimienta; Cruciferas, particularmente el género Brassica, que incluye plantas tales como colza, remolacha, repollo, coliflor y brócoli; y A. thaliana; Compuestas, que incluye plantas tales como lechuga; Malváceas, que incluye algodón; Fabáceas, que incluye plantas tales como maní, y similares. Las plantas transgénicas de la invención pueden obtenerse de plantas monocotiledóneas, tales como, por ejemplo, trigo, cebada, sorgo, mijo, centeno, triticale, maíz, arroz, avena y caña de azúcar. Las plantas transgénicas de la invención también comprenden árboles tales como manzano, peral, membrillero, ciruelo, cerezo, duraznero, nectarino, damasco, papaya, mango, y otras especies de árboles incluyendo árboles coniferas y caducos tales como álamo, pino, abeto, cedro, roble, y similares. Son especialmente preferibles A. thaliana, Nicotiana tabacum, arroz, colza, cañóla, soja, cereal (maíz), algodón, y trigo.
A. Proteínas no caracterizadas no dirigidas En una realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de longitud completa que posee una secuencia seleccionada del grupo que consiste en SEQ ID NO:2, SEQ ID NO:4; SEQ ID NO:6; y SEQ ID NO:8; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión.
B. Proteínas no conocidas dirigidas a plástidos En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de tránsito a cloroplastos; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de longitud completa que posee una secuencia seleccionada del grupo que consiste en SEQ ID NO:10 y SEQ ID NO: 12; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión.
C. Undecaprenil Pirofosfato Sintetasa En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas; y un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de longitud completa que posee una secuencia según lo mostrado en la SEQ ID NO: 14; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión.
D. Regulador transcripcional putativo del metabolismo de ácidos grasos En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas, y un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de longitud completa que es un regulador transcripcional putativo del metabolismo de ácidos grasos, en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión. El gen B1 187 (SEQ ID NO: 15) codifica un regulador transcripcional putativo del metabolismo de ácidos grasos. Los reguladores transcripcionales se caracterizan, en parte, por el tipo y contexto de sus Dominios de unión al ADN. El dominio de unión al ADN HTH del tipo gntR se caracteriza, en parte, por la clase de reguladores transcripcionales del metabolismo de ácidos grasos ejemplificada por la proteína B1 187 (SEQ ID NO:16).
La planta transgénica de esta realización puede comprender cualquier polinucleótido que codifica un regulador transcripcional putativo del metabolismo de ácidos grasos. Preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucleótido que codifica un polipéptido de longitud completa, en donde el polipéptido comprende un dominio de unión al ADN HTH del tipo gntR. Preferiblemente, el polinucleótido codifica un regulador transcripcional del polipéptido del metabolismo de ácidos grasos que comprende un dominio de unión al ADN HTH del tipo gntR, en donde el dominio posee una secuencia que consiste en los aminoácidos 34 a 53 de la SEQ ID NO: 16. Más preferiblemente, el polinucleótido codifica un regulador transcripcional del polipéptido del metabolismo de ácidos grasos que comprende un dominio del regulador transcripcional que consiste en los aminoácidos 3 a 90 de la SEQ ID NO:16. Mucho más preferiblemente, el polinucleótido codifica un regulador transcripcional putativo del polipéptido del metabolismo de ácidos grasos que comprende los aminoácidos 1 a 239 de la SEQ ID NO: 4.
E. Proteínas de unión a nucleótidos, dominio en bucle P, familia G3E En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de longitud completa que es un dominio de unión a nucleótidos que contiene polipéptido; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión. El gen B2173 (SEQ ID NO: 17) codifica un Polipéptido que contiene dominio GTPase en bucle P de la familia G3E (SEQ ID NO: 18). Los dominios GTPase en bucle P de la familia G3E se caracterizan, en parte, por la presencia de dos motivos distintivos, un motivo Waiker A cerca del extremo terminal N del polipéptido maduro y un motivo de especificidad GTP. El motivo Waiker A es G-x-x-x-x-G-K-S/T (SEQ ID NO:99). El motivo Waiker A funciona para posicionar la porción trifosfato de un nucleótido unido. El motivo de especificidad GTP es un estiramiento de aminoácidos de N/T-K-x-D (SEQ ID NO: 100) y se cree que es esencial para la especificidad para guanina por sobre otros fundamentos. Dichos motivos conservados se ejemplifican en las proteínas mostradas en la Figura 1.
La planta transgénica de esta realización puede comprender cualquier polinucleótido que codifica una proteína de unión a nucleótidos del dominio GTPase en bucle P de la familia G3E. Preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucleótido que codifica un polipéptido de longitud completa que posee una actividad de unión al nucleótido, en donde el polipéptido comprende un dominio que comprende un motivo Waiker A combinado con un motivo de especificidad GTP, en donde el motivo Waiker A posee una secuencia seleccionada del grupo que consiste en los aminoácidos 9 a 16 de la SEQ ID NO:18, aminoácidos 36 a 43 de la SEQ ID NO:20 y el motivo de especificidad GTP posee una secuencia seleccionada del grupo que consiste en los aminoácidos 152 a 155 de la SEQ ID NO: 18, aminoácidos 191 a 191 de la SEQ ID NO:20. Más preferiblemente, el polinucleótido codifica un polipéptido de longitud completa que posee actividad de unión al nucleótido, en donde el polipéptido comprende un dominio seleccionado del grupo que consiste en los aminoácidos 6 a 320 de la SEQ ID NO:18, aminoácidos 33 a 355 de la SEQ ID NO:20. Mucho más preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucleótido que codifica una proteína de unión a nucleótidos que comprende los aminoácidos 1 a 328 de la SEQ ID NO: 18; aminoácidos 1 a 365 de la SEQ ID NO:20.
F. Proteína de membrana putativa En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de membrana putativa de longitud completa que posee una secuencia según lo mostrado en la SEQ ID NO:22; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión. El gen B2670 (SEQ ID NO:21 ) codifica una proteína de membrana putativa (SEQ ID NO:22). La planta transgénica de esta realización puede comprender cualquier polinucleótido que codifica una proteína de membrana putativa que posee una secuencia que comprende los aminoácidos 1 a 149 de la SEQ ID NO:22.
G. Coenzima A sintetasas peroxisomales En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas; y un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido coenzima A sintetasa peroxisomal de longitud completa; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión. El gen YBR222C (SEQ ID NO:23) codifica una proteína coenzima A sintetasa peroxisomal (SEQ ID NO:24). Las coenzima A sintetasas peroxisomales se caracterizan, en parte, por la presencia de un dominio de unión al AMP que posee una secuencia firma distintiva. Dichas secuencias firma conservadas se ejemplifican en las proteínas coenzima A sintetasas peroxisomales mostradas en la Figura 2.
La planta transgénica de esta realización puede comprender cualquier polinucleótido que codifica una proteína coenzima A sintetasa peroxisomal. Preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucleótido que codifica un polipéptido de longitud completa que posee actividad de coenzima A sintetasa peroxisomal, en donde el polipéptido comprende un dominio de unión al AMP que posee una secuencia seleccionada del grupo que consiste en los aminoácidos 194 a 205 de la SEQ ID NO:24, aminoácidos 202 a 213 de la SEQ ID NO:26, aminoácidos 214 a 225 de la SEQ ID NO:28, aminoácidos 195 a 206 de la SEQ ID NO:30, aminoácidos 175 a 186 de la SEQ ID NO:32, aminoácidos 171 a 182 de la SEQ ID NO:34, aminoácidos 189 a 200 de la SEQ ID NO:36, aminoácidos 201 a 212 de la SEQ ID NO:38. Más preferiblemente, el polinucleótido codifica un polipéptido de longitud completa que posee actividad de coenzima A sintetasa peroxisomal, en donde el polipéptido comprende un dominio seleccionado del grupo que consiste en los aminoácidos 198 a 456 de la SEQ ID NO:24, aminoácidos 206 a 477 de la SEQ ID NO:26, aminoácidos 218 a 487 de la SEQ ID NO:28, aminoácidos 199 a 468 de la SEQ ID NO:30, aminoácidos 179 a 457 de la SEQ ID NO:32, aminoácidos 175 a 452 de la SEQ ID NO:34, aminoácidos 193 a 463 de la SEQ ID NO:36, aminoácidos 205 a 476 de la SEQ ID NO:38. Mucho más preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucleótido que codifica una coenzima A sintetasa peroxisomal que comprende los aminoácidos 1 a 543 de la SEQ ID NO:24, aminoácidos 1 a 569 de la SEQ ID NO:26, aminoácidos 1 a 565 de la SEQ ID NO:28, aminoácidos 1 a 551 de la SEQ ID NO:30, aminoácidos 1 a 560 de la SEQ ID NO:32, aminoácidos 1 a 543 de la SEQ ID NO:34, aminoácidos 1 a 553 de la SEQ ID NO:36, aminoácidos 1 a 568 de la SEQ ID NO:38.
H. Proteínas Histona H4 En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas; y un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleótido aislado que codifica el polipéptido histona H4 de longitud completa; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión. El gen YNL030W (SEQ ID NO:39) codifica una proteína histona H4 (SEQ ID NO:40). Las histonas no se encuentran en forma natural en la mitocondria, aunque se han descubierto proteínas parecidas a las histonas. Junto con otras histonas nucleares, las histonas H4 forman el octámero de histona alrededor del que el ADN nuclear se enrolla en la formación de los nucleosomas, las unidades estructurales básicas de la cromatina. Las proteínas histona H4 se caracterizan, en parte, por la presencia de la secuencia firma distintiva, G-A-K-R-H (SEQ ID NO: 101), que se ubica entre las posiciones 14 y 18 de la proteína. Esta secuencia firma conservada se ejemplifica en las proteínas histona H4 mostradas en la Figura 3.
La planta transgénica de esta realización puede comprender cualquier polinucleótido que codifica una proteína histona H4. Preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucleótido que codifica un polipéptido de longitud completa que posee actividad de histona H4 sintetasa, en donde el polipéptido comprende un dominio que comprende un firma histona H4 que posee una secuencia seleccionada del grupo que consiste en los aminoácidos 15 a 19 de la SEQ ID NO:40, aminoácidos 15 a 19 de la SEQ ID NO:56, aminoácidos 15 a 19 de la SEQ ID NO:42, aminoácidos 15 a 19 de la SEQ ID NO:44. Más preferiblemente, el polinucleótido codifica un polipéptido de longitud completa que posee actividad de histona H4, en donde el polipéptido comprende un dominio seleccionado del grupo que consiste en los aminoácidos 3 a 92 de la SEQ ID NO:40, aminoácidos 3 a 92 de la SEQ ID NO:56, aminoácidos 3 a 92 de la SEQ ID NO:42, aminoácidos 3 a 92 de la SEQ ID NO:44. Mucho más preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucleótido que codifica una histona H4 que comprende los aminoácidos 1 a 103 de la SEQ ID NO:40, aminoácidos 1 a 103 de la SEQ ID NO:56, aminoácidos 1 a 106 de la SEQ ID NO:42, aminoácidos 1 a 105 de la SEQ ID NO:44.
I. Proteínas integral de membrana del tipo SYM1 En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas; un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de tránsito a cloroplastos; y polinucleótido que codifica una proteína integral de membrana del tipo SYM1 de longitud completa, en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión.
El gen YLR251W (SEQ ID NO: 61 ) es SYM1 (por "Levadura Mpv17 inducible con estrés"). Sym1 es una proteína integral de membrana que posee un importante papel en el transporte de membrana durante el choque de calor. El Ejemplo 2 de más abajo muestra que la expresión del gen YLR251W (SEQ ID NO:61 ) bajo el control del promotor USP o el promotor PCUbi y dirigido al cloroplasto, da como resultado plantas más grandes bajo condiciones de crecimiento con limitación de agua o buena irrigación. La Figura 4 muestra una alineación de polipéptidos representativos del tipo SYM1 que pueden emplearse conforme a la presente realización de la invención.
La planta transgénica de esta realización puede comprender cualquier polinucleótido que codifica un polipéptido integral de membrana del tipo SYM1. Preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucleótido que codifica un polipéptido integral de membrana tipo SYM1 de longitud completa, en donde el polipéptido comprende un dominio seleccionado del grupo que consiste en los aminoácidos 31 a 171 de la SEQ ID NO:62; aminoácidos 132 a 263 de la SEQ ID NO:64; aminoácidos 131 a 262 de la SEQ ID NO:50; aminoácidos 12 a 145 de la SEQ ID NO:52; aminoácidos 134 a 265 de la SEQ ID NO:54; y aminoácidos 139 a 272 de la SEQ ID NO:56. Mucho más preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucleótido que codifica un polipéptido integral de membrana del tipo SYM1 que posee una secuencia que comprende los aminoácidos 1 a 197 de la SEQ ID NO:62; aminoácidos 1 a 278 de la SEQ ID NO:64; aminoácidos 1 a 277 de la SEQ ID NO:50; aminoácidos 1 a 161 de la SEQ ID NO:52; aminoácidos 1 a 280 de la SEQ ID NO:54; o aminoácidos 1 a 293 de la SEQ ID NO:56.
J. Polipéptidos de Subunidad H de la bomba vacuolar En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas, un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial, y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de subunidad H de bomba de protones vacuolar de longitud completa, en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión. El gen YPR036W (SEQ ID NO:57) codifica la subunidad H de ATPasa del tipo V, que es una subunidad reguladora necesaria para la actividad, pero no el ensamblaje, de la ATPasa del tipo V en levadura. El Ejemplo 2 más abajo muestra que la expresión del gen YPR036W (SEQ ID NO: 73) bajo el control del promotor USP y dirigido a la mitocondria da como resultado plantas más grandes bajo condiciones de crecimiento con limitación de agua. La Figura 5 muestra una alineación de los polipéptidos representativos de subunidad H de la ATPasa del tipo V que pueden emplearse conforme a la presente realización de la invención.
La planta transgénica de esta realización puede comprender cualquier polinucleótido que codifica un polipéptido de subunidad H de la ATPasa del tipo V. Preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucleótido que codifica un polipéptido de longitud completa que posee actividad de la subunidad H de la ATPasa del tipo V, en donde el polipéptido comprende un dominio que posee una secuencia seleccionada del grupo que consiste en los aminoácidos 38 a 470 de la SEQ ID NO:58; aminoácidos 19 a 436 de la SEQ ID NO:60. Mucho más preferiblemente, el polinucleótido codifica un polipéptido de subunidad H de la ATPasa del tipo V que comprende los aminoácidos 1 a 478 de la SEQ ID NO:58; aminoácidos 1 a 450 de la SEQ ID NO:60.
K. Polipéptidos de subunidad alfa de la F-ATPasa En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de subunidad alfa de la F-ATPasa; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión. El gen SLL1326 (SEQ ID NO:61) codifica la subunidad alfa de la F-ATPasa, que es un componente esencial de la holoenzima F-ATP. El Ejemplo 2 más abajo muestra que la expresión del gen SLL1326 (SEQ ID NO:61) bajo el control del promotor ubiquitina y dirigido a la mitocondria da como resultado plantas más grandes bajo condiciones de crecimiento con limitación de agua.
Las F-ATPasas son las principales productoras de ATP, utilizando el gradiente de protones generado por fosforilación oxidativa en la mitocondria o fotosíntesis en cloroplastos. Tanto las subunidades alfa y beta de las F-ATPasas comprenden un dominio de la ATP sintasa que se caracteriza por una secuencia firma distintiva con la secuencia "P - [SAP] - [LIV] - [DNH] - {LKGN} - {F} - {S} - S -{DCPH} - S" donde las posiciones de aminoácidos dentro de los corchetes rectos pueden ser cualquiera de las denominadas residuos, las posiciones de aminoácidos dentro de los corchetes llaves pueden ser cualquiera de los residuos de aminoácidos excepto las detalladas y sin corchetes las posiciones de aminoácidos solamente puede ser aquel residuo de aminoácido específico. Dichas secuencias firma conservadas se ejemplifican en las proteínas de subunidad alfa de la F-ATPasa mostradas en la Figura 6.
La planta transgénica de esta realización puede comprender cualquier polinucleótido que codifica una subunidad alfa de la F-ATPasa. Preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucleótido que codifica un polipéptido de longitud completa que posee actividad de subunidad alfa de la F-ATPasa, en donde el polipéptido comprende un dominio que comprende una secuencia firma de ATP sintetasa seleccionada del grupo que consiste en los aminoácidos 356 a 365 de la SEQ ID NO:62; aminoácidos 254 a 263 de la SEQ ID NO:64. Más preferiblemente, el polinucleótido codifica un polipéptido de longitud completa que posee actividad de subunidad alfa de la F-ATPasa, en donde el polipéptido comprende un dominio seleccionado del grupo que consiste en los aminoácidos 149 a 365 de la SEQ ID NO:62; aminoácidos 41 a 263 de la SEQ ID NO:64. Mucho más preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucleótido que codifica una subunidad alfa de la F-ATPasa que comprende los aminoácidos 1 a 503 de la SEQ ID NO:62; aminoácidos 1 a 388 de la SEQ ID NO:64.
L. Polipéptidos de subunidad beta de la F-ATPasa En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de subunidad beta de la F-ATPasa de longitud completa; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión. El gen SLR1329 (SEQ ID NO:65) codifica la subunidad beta de la F-ATPasa, que como la subunidad alfa es un componente esencial de la holoenzima F-ATP. El Ejemplo 2 más abajo muestra que la expresión del gen Gen SLR1329 (SEQ ID NO:65) bajo el control del promotor ubiquitina y dirigido a la mitocondria da como resultado plantas más grandes bajo condiciones de crecimiento con limitación de agua. Las enzimas de subunidad beta de la F-ATPasa, también se caracterizan, en parte, por la presencia de la secuencia firma ATP sintasa "P - [SAP] - [L\V - [DNH] - {LKGN} - {F} - {S} - S -{DCPH} - S" según lo descrito para las subunidades alfa. Dichos motivos conservados se ejemplifican en las proteínas de subunidad beta de la F-ATPasa mostradas en la Figura 6.
La planta transgénica de esta realización puede comprender cualquier polinucleótido que codifica una subunidad beta de la F-ATPasa. Preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucleótido que codifica un polipéptido de longitud completa que posee actividad de subunidad beta de la F-ATPasa, en donde el polipéptido comprende un polinucleótido que codifica una subunidad beta de la F-ATPasa que comprende los aminoácidos 1 a 483 de la SEQ ID NO:66.
M. Transportadores de ABC En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido del transportador ABC de longitud completa; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión. El gen SLR0977 (SEQ ID NO:67) codifica un transportador de ABC, que son proteínas que atraviesan la membrana que utilizan la energía de la hidrólisis de ATP para transportar una amplia variedad de sustratos a través de las membranas. El Ejemplo 2 más abajo muestra que la expresión del gen SLR0977 (SEQ ID NO:67 ) bajo el control de el promotor ubiquitina y dirigido a la mitocondria da como resultado plantas más grandes bajo condiciones de crecimiento con limitación de agua.
La planta transgénica de esta realización puede comprender cualquier polinucleótido que codifica un transportador de ABC. Mucho más preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucleótido que codifica un transportador de ABC que comprende los aminoácidos 1 a 276 de la SEQ ID NO:68.
N. Polipéptidos de subunidad psaK del PS-I En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de tránsito a cloroplastos; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de subunidad psaK del PS-I de longitud completa, en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión. Según lo demostrado en el Ejemplo 2 más abajo, las plantas transgénicas Arabidopsis que contienen el gen ssr0390de Synechocystis sp. (SEQ ID NO:69) dirigido al cloroplasto demuestran biomasa incrementada en comparación con las plantas de control Arabidopsis. El gen ssr0390 codifica una subunidad psaK del PS-I, que se caracteriza, en parte, por la presencia de una secuencia firma distintiva PsaGK representativa de la familia de genes psaG/psaK. La secuencia firma psaGK del fotosistema I es [GTND] - [FPMI] - x - [LIVMH] - x - [DEAT] - x(2) - [GA] - x - [GTAM] - [STA] - x - G - H - x - [LIVM] -[GAS] donde las posiciones de los aminoácidos dentro de los corchetes rectos puede ser cualquiera de las denominadas residuos. La proteína, psaK, es una pequeña proteína hidrofóbica con dos dominios transmembrana (aminoácidos 14 a 34 y aminoácidos 61 a 81 de la SEQ ID NO:70) relacionada con psaG en plantas. La secuencia firma psaGK se encuentra en las posiciones de residuos 56 a 73 y de ese modo reside casi completamente dentro del segundo dominio de transmembrana.
La planta transgénica de esta realización puede comprender cualquier polinucleótido que codifica una subunidad psaK de longitud completa. Preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucleótido que codifica un polipéptido de longitud completa que posee actividad psaK, en donde el polipéptido comprende una firma PSI_PsaK que comprende los aminoácidos 14 a 86 de la SEQ ID NO:2. Más preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucleótido que codifica una subunidad psaK del centro de reacción del fotosistema I que posee una secuencia que comprende los aminoácidos 1 a 86 de la SEQ ID NO:2.
O. Ferredoxinas En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido ferredoxina de longitud completa, en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión. Según lo demostrado en el Ejemplo 2 más abajo, las plantas transgénicas Arabidopsis que contienen el gen sll1382 Synechocystis sp. (SEQ ID NO:71) dirigido a la mitocondria demuestran biomasa incrementada en comparación con las plantas de control Arabidopsis. El gen sin 382 codifica la ferredoxina (PetF), caracterizada, en parte, por la presencia de una secuencia firma Fer2. Dichas secuencias firmas se ejemplifican en las proteínas ferredoxinas mostradas en la Figura 7.
La planta transgénica de esta realización puede comprender cualquier polinucleótido que codifica una ferredoxina. Preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucleótido que codifica un polipéptido de longitud completa que posee actividad de ferredoxina, en donde el polipéptido comprende una secuencia firma Fer2 seleccionada del grupo que consiste en los aminoácidos 1 1 a 87 de la SEQ ID NO:72; aminoácidos 12 a 88 de la SEQ ID NO:74; aminoácidos 63 a 139 de la SEQ ID NO:76. Más preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucleótido que codifica un polipéptido ferredoxina que posee una secuencia que comprende los aminoácidos 1 a 122 de la SEQ ID NO:72; aminoácidos 1 a 128 de la SEQ ID NO:74; aminoácidos 1 a 179 de la SEQ ID NO:76.
P. Flavodoxinas En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de tránsito a cloroplastos; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido flavodoxina de longitud completa que comprende los aminoácidos 6 a 160 de la SEQ ID NO:78, en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión. Según lo demostrado en el Ejemplo 2 más abajo, las plantas transgénicas Arabidopsis que contienen el gen sll0248 de Synechocystis sp. (SEQ ID NO:77) dirigido al cloroplasto demuestran biomasa incrementada en comparación con las plantas de control Arabidopsis. El gen sll0248 codifica la flavodoxina y se caracteriza, en parte, por la presencia de la secuencia firma Flavodoxin_1 representada como aminoácidos 6 a 160 de la SEQ ID NO:78.
La planta transgénica de esta realización puede comprender cualquier polinucleótido que codifica un polipéptido flavodoxina de longitud completa que comprende los aminoácidos 6 a 160 de la SEQ ID NO:78. Preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucleótido que codifica una flavodoxina de longitud completa que posee una secuencia que comprende los aminoácidos 1 a 170 de la SEQ ID NO:78.
Q. Polipéptidos psaF del PS-I En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de tránsito a cloroplastos; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido psaF del PS-I de longitud completa, en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión. Según lo demostrado en el Ejemplo 2 más abajo, las plantas transgénicas Arabidopsis que contienen el gen SII0819 de Synechocystis sp. (SEQ ID NO:79) dirigido al cloroplasto demuestran biomasa incrementada en comparación con las plantas de control Arabidopsis. El gen SII0819 codifica la subunidad III del PS-I (PsaF) caracterizado, en parte, por la presencia de una secuencia firma PSI_PsaF. Dichas secuencias firmas se ejemplifican en las proteínas de subunidad III del PS-I mostradas en la Figura 8.
La planta transgénica de esta realización puede comprender cualquier polinucleótido que codifica una subunidad III del PS-I. Preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucleótido que codifica un polipéptido de longitud completa que posee actividad de subunidad III del PS-I, en donde el polipéptido comprende una secuencia firma PSI_PsaF seleccionada del grupo que consiste en los aminoácidos 3 a 158 de la SEQ ID NO:80; aminoácidos 43 a 217 de la SEQ ID NO:82; aminoácidos 46 a 220 de la SEQ ID NO:84; aminoácidos 50 a 224 de la SEQ ID NO:86; y aminoácidos 50 a 224 de la SEQ ID NO:88. Más preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucleótido que codifica una subunidad III del PS-I de la planta que posee una secuencia que comprende los aminoácidos 1 a 217 de la SEQ ID NO:82; aminoácidos 1 a 220 de la SEQ ID NO:84; aminoácidos 1 a 224 de la SEQ ID NO:86; o aminoácidos 1 a 224 de la SEQ ID NO:88.
R. Proteínas del citocromo c553 En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido citocromo c553 (PetJ) de longitud completa, en donde la planta transgénica demuestra biomasa incrementada en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión. Según lo demostrado en el Ejemplo 2 más abajo, las plantas transgénicas Arabidopsis que contienen el gen sll1796 de Synechocystis sp. (SEQ ID NO:89) dirigido a la mitocondria demuestran rendimiento incrementado en comparación con las plantas de control Arabidopsis.
El gen sll1796 (SEQ ID NO:89) codifica el citocromo C553. El citocromo C553 (PetJ), también conocido como citocromo c6, está involucrado en el transporte fotosintético de electrones. PetJ funciona como un portador de electrones entre el citocromo b6-f unido a la membrana y el fotosistema I, que es una función conducida por la plastocianina en las plantas más altas. El transporte fotosintético de electrones desde el complejo del citocromo bf hacia el PS-I puede estar mediado por el citocromo c6 o plastocianina, dependiendo de la concentración de cobre en el medio de crecimiento. Las proteínas del citocromo c553 se caracterizan, en parte, por la presencia de una secuencia firma Citocromo_C representada como aminoácidos 38 a 1 16 de la SEQ ID NO:90. La planta transgénica de esta realización puede comprender cualquier polinucleótido que codifica una proteína del citocromo c553. Preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucleótido que codifica un polipéptido de longitud completa que posee actividad de citocromo c553, en donde el polipéptido comprende una secuencia firma Citocromo_C que comprende los aminoácidos 38 a 1 16 de la SEQ ID NO:90. Más preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucleótido que codifica un polipéptido del citocromo c553 que posee una secuencia que comprende los aminoácidos 1 a 120 de la SEQ ID NO:90.
S. Polipéptidos W del PSJI En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido W (PsbW) del PS-II de longitud completa, en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión. Según lo demostrado en el Ejemplo 2 más abajo, las plantas transgénicas Arabidopsis que contienen el gen sIM 739 de Synechocystis sp. (SEQ ID NO:91 ) dirigido a la mitocondria demuestran biomasa incrementada en comparación con las plantas de control Arabidopsis. El gen slr1739 (SEQ ID NO:91) codifica psbW, que se caracteriza, en parte, por la presencia de la secuencia firma PsbW representada como aminoácidos 5 a 120 de la SEQ ID NO:92.
La planta transgénica de esta realización puede comprender cualquier polinucleótido que codifica una proteína PsbW de longitud completa que comprende una secuencia firma PsbW que comprende los aminoácidos 5 a 120 de la SEQ ID NO:92. Mucho más preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucleótido que codifica una actividad de PsbW que posee una secuencia que comprende los aminoácidos 1 a 122 de la SEQ ID NO:92.
T. Uroporfirina-lll C-metiltransferasas En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de tránsito a cloroplastos; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido uroporfirina-lll c-metiltransferasa (CobA) de longitud completa, en donde la planta transgénica demuestra biomasa incrementada en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión. Según lo demostrado en el Ejemplo 2 más abajo, las plantas transgénicas Arabidopsis que contiene el gen gene SII0378 de Synechocystis sp. (SEQ ID NO:93) dirigido al cloroplasto demuestran rendimiento incrementado en comparación con las plantas de control Arabidopsis. El gen sll0378 (SEQ ID NO:93) codifica la uroporfirina-lll C-metiltransferasa (CobA). Las uroporfirina-lll c-metiltransferasas se caracterizan, en parte, por la presencia de una secuencia firma TP_metilasa.
La planta transgénica de esta realización puede comprender cualquier polinucieótido de planta que codifica un uroporfirina-lll c-metiltransferasa. Preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucieótido que codifica un polipéptido de longitud completa que posee actividad de uroporfirina-lll c-metiltransferasa, que posee una secuencia que comprende los aminoácidos 1 a 263 de la SEQ ID NO:94.
U. Precorrin-6b Metilasas En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa un polinucieótido aislado que codifica un promotor y un polinucieótido aislado que codifica un polipéptido precorrin-6b metilasa de longitud completa, en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión. El cásete de expresión de esta realización opcionalmente puede comprender un polinucieótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial. Según lo demostrado en el Ejemplo 2 más abajo, las plantas transgénicas Arabidopsis que contienen el gen slr1368 de Synechocystis sp. (SEQ ID NO:95) demuestran biomasa incrementada en comparación con las plantas de control Arabidopsis. El gen slr1368 codifica una precorrin-6b metilasa caracterizada, en parte, por la presencia de una secuencia firma Metiltransf_12.
La planta transgénica de esta realización puede comprender cualquier polinucieótido que codifica una precorrin-6b metilasa. Preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucieótido que codifica un polipéptido de longitud completa que posee actividad de precorrin-6b metilasa, en donde el polipéptido comprende una secuencia firma Metiltransf_12 que comprende los aminoácidos 45 a 138 de la SEQ ID NO:96. Mucho más preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucleótido que codifica una precorrin-6b metilasa que posee una secuencia que comprende los aminoácidos 1 a 197 de la SEQ ID NO:96.
V. Precorrin-6y metilasas descarboxilantes En otra realización, la invención proporciona una planta transgénica transformada con un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido precorrin-6y c5,15-metiltransferasa descarboxilante de longitud completa, en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión. El cásete de expresión de esta realización opcionalmente puede comprender un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial. Según lo demostrado en el Ejemplo 2 más abajo, las plantas transgénicas Arabidopsis que contienen el gen SII0099 de Synechocystis sp. (SEQ ID NO:97), con y sin dirección a la mitocondria, demuestran biomasa incrementada en comparación con las plantas de control Arabidopsis. El gen sll0099 codifica una precorrin-6y metilasa descarboxilante caracterizada, en parte, por la presencia de una secuencia firma TPjnetilasa.
La planta transgénica de esta realización puede comprender cualquier polinucleótido que codifica una precorrin-6y metilasa descarboxilante. Preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucleótido que codifica un polipéptido de longitud completa que posee actividad de precorrin-6y metilasa descarboxilante, en donde el polipéptido comprende una secuencia firma TP_metilasa que comprende los aminoácidos 1 a 195 de la SEQ ID NO:98. Mucho más preferiblemente, la planta transgénica de esta realización comprende un polinucleótido que codifica una precorrin-6y metilasa descarboxilante que posee una secuencia que comprende los aminoácidos 1 a 425 de la SEQ ID NO:98.
La invención además proporciona una semilla que es de línea genéticamente pura para los casetes de expresión (también referidos en la presente como "transgenes") descritos en la presente, en donde las plantas transgénicas cultivadas a partir de dicha semilla demuestran rendimiento incrementado en comparación con una variedad del tipo salvaje de la planta. La invención también proporciona un producto producido por o a partir de plantas transgénicas que expresan el polinucleótido, las partes de su planta, o sus semillas. El producto puede obtenerse utilizando varios métodos bien conocidos en el arte. Tal como se utiliza en la presente, la palabra "producto" incluye, sin limitarse a, productos alimenticios, forraje, suplemento de alimentos, suplementos de forraje, fibra, productos farmacéuticos o cosméticos. Los productos alimenticios se consideran como composiciones utilizadas para la nutrición o para suplementar la nutrición. El forraje para animales y suplementos de forraje para animales, en particular, se consideran como productos alimenticios. La invención además proporciona un producto agrícola producido por cualquiera de las plantas transgénicas, partes de planta, y semillas de planta. Los productos agrícolas incluyen, pero no se limitan a, extractos de planta, proteínas, aminoácidos, carbohidratos, grasas, aceites, polímeros, vitaminas, y similares.
La invención también proporciona un polinucleótido aislado que posee una secuencia seleccionada del grupo que consiste en SEQ ID NO:19; SEQ ID NO:25¡ SEQ ID NO:27; SEQ ID NO:29; SEQ ID NO:31 ; SEQ ID NO:33; SEQ ID NO:37; SEQ ID NO:41 ; SEQ ID NO:43; SEQ ID NO:63; SEQ ID NO:49; SEQ ID NO:51 ; SEQ ID NO:53; SEQ ID NO:59; SEQ ID NO:63; SEQ ID NO:73, SEQ ID NO:75, SEQ ID NO:81 , SEQ ID NO:83, SEQ ID NO:85, y SEQ ID NO:87. Por polinucleótido aislado de la invención también se abarca un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido que posee una secuencia de aminoácidos seleccionada del grupo que consiste en SEQ ID NO:20; SEQ ID NO:26; SEQ ID NO:28¡ SEQ ID NO:30; SEQ ID NO:32; SEQ ID NO:36; SEQ ID NO:38; SEQ ID NO:42; SEQ ID NO:44; SEQ ID NO:64; SEQ ID NO:50; SEQ ID NO:52; SEQ ID NO:54¡ SEQ ID NO:60; SEQ ID NO:64; SEQ ID NO:74, SEQ ID NO:76, SEQ ID NO:82, SEQ ID NO:84, SEQ ID NO:86, y SEQ ID NO:88. Un polinucleótido de la invención puede aislarse utilizando técnicas estándar de biología molecular y la información de la secuencia proporcionada en la presente, por ejemplo, utilizando un sintetizador automático de ADN.
Los polinucleótidos aislados de la invención incluyen homólogos de los polinucleótidos de la Tabla 1. Los "homólogos" se definen en la presente como dos ácidos nucleicos o polipéptidos que poseen secuencias de aminoácidos o nucleótidos similares, o básicamente idénticas, respectivamente. Los homólogos incluyen variantes alélicas, análogos, y ortólogos, según lo definido más abajo. Tal como se utiliza en la presente, el término "análogos" se refiere a dos ácidos nucleicos que poseen una función igual o similar, pero que se han desarrollado en forma separada en organismos no relacionados. Tal como se utiliza en la presente, el término "ortólogos" se refiere a dos ácidos nucleicos de diferentes especies, pero que se han desarrollado a partir de un gen ancestral común por especiación. El término homólogo además abarca las moléculas de ácido nucleico que difieren de una de las secuencias de nucleótidos mostradas en la Tabla 1 debido a la degeneración del código genético y de ese modo codifica el mismo polipéptido.
Para determinar la identidad porcentual de secuencia de dos secuencias de aminoácidos (e.g., una de las secuencias de polipéptidos de la Tabla 1 y un homólogo de la misma), las secuencias se alinean a los efectos de una óptima comparación (e.g., se pueden introducir brechas en la secuencia de un polipéptido para una alineación óptima con el otro polipéptido o ácido nucleico). Después se comparan los residuos de aminoácidos en las posiciones correspondientes de los aminoácidos. Cuando una posición en una secuencia es ocupada por el mismo residuo de aminoácido como la posición correspondiente en la otra secuencia entonces las moléculas son idénticas en esa posición. Puede realizarse el mismo tipo de comparación entre dos secuencias de ácidos nucleicos.
Preferiblemente, los homólogos, análogos, y ortólogos aislados de aminoácidos de los polipéptidos de la presente invención son al menos cerca del 50-60%, preferiblemente al menos cerca del 60-70%, y más preferiblemente al menos cerca del 70-75%, 75-80%, 80-85%, 85-90%, o 90-95%, y mucho más preferiblemente al menos cerca del 96%, 97%, 98%, 99%, o más idénticas respecto de la secuencia completa de aminoácidos identificados en la Tabla 1 . En otra realización preferible, un homólogo aislado de ácido nucleico de la invención comprende una secuencia de nucleótidos que es al menos cerca del 40-60%, preferiblemente al menos cerca del 60-70%, más preferiblemente al menos cerca del 70-75%, 75-80%, 80-85%, 85-90%, o 90-95%, y aún más preferiblemente al menos cerca del 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, o más idénticas respecto de la secuencia de nucleótidos mostrada en la Tabla 1 .
A los efectos de la invención, la identidad porcentual de secuencia entre dos secuencias de ácidos nucleicos o polipéptidos se determina utilizando Align 2.0 (Myers y Miller, CABIOS (1989) 4:1 1-17) con todos los parámetros establecidos en los ajustes predeterminados o el paquete de software Vector NTI 9.0 (PC) (Invitrogen, 1600 Faraday Ave., Carlsbad, CA92008). Para la identidad porcentual calculada con Vector NTI, se utiliza una penalización de apertura de gap de 15 y una penalización de extensión de gap de 6,66 para determinar la identidad porcentual de los dos ácidos nucleicos. Se utiliza una penalización de apertura de gap de 10 y una penalización de extensión de gap de 0, 1 para determinar la identidad porcentual de dos polipéptidos. Todos los otros parámetros se fijan en los ajustes predeterminados. A los efectos de una alineación múltiple (Clustal W algorithm), la penalización de apertura de gap es 10, y la penalización de extensión de gap es 0,05 con matriz blosum62. Se debe entender que a los efectos de determinar la identidad de secuencia al compara una secuencia de ADN secuencia con una secuencia de ARN, un nucleótido de timidina es equivalente a una nucleótido de uracilo.
La moléculas de ácido nucleico correspondientes a los homólogos, análogos, y ortólogos de los polipéptidos detallados en la Tabla 1 pueden aislarse sobre la base de su identidad con respecto a dichos polipéptidos, utilizando los polinucleótidos que codifican los respectivos polipéptidos o cebadores basados en los mismos, como sondas de hibridación conforme a las técnicas de hibridación estándar bajo condiciones rigurosas de hibridación. Tal como se utiliza en la presente con respecto a la hibridación para el ADN respecto de una transferencia de ADN, el término "condiciones rigurosas" se refiere a una hibridación durante toda la noche a 60°C en solución de Denhart 10X, 6X SSC, SDS al 0,5%, y 100 µg/ml de ADN de esperma de salmón desnaturalizado. Las transferencias se lavan secuencialmente a 62°C durante 30 minutos cada vez en SSC 3X/SDS al 0, 1 %, seguido por 1X SSC/SDS al 0,1 %, y finalmente SSC 0, 1X /SDS al 0, 1 %. También según lo utilizado en la presente, en una realización preferible, la frase "condiciones rigurosas" se refiere a una hibridación en una solución SSC 6X a 65° C. En otra realización, "condiciones altamente rigurosas" se refiere a una hibridación durante toda la noche a 65°C en solución de Denhart 10X, SSC 6X, SDS al 0,5% y 100 µg/ml de ADN de esperma de salmón desnaturalizado. Las transferencias se lavan secuencialmente a 65°C durante 30 minutos cada vez en SSC 3X /SDS al 0,1 %, seguido por SSC 1X /SDS al 0, 1%, y finalmente SSC 0, 1 X /SDS al 0, 1 %. Los métodos para realizar las hibridaciones de ácido nucleico son bien conocidas en el arte.
Los polinucleótidos aislados empleados en la invención pueden optimizarse, es decir, manipulados genéticamente para incrementar su expresión en una planta o animal dado. Para proporcionar ácido nucleicos optimizados de planta, la secuencia de ADN del gen puede modificarse para: 1 ) comprender codones preferibles por los genes altamente expresados de la planta; 2) comprender un contenido A+T en una composición base de nucleótidos respecto de aquella encontrada básicamente en plantas; 3) formar una secuencia de iniciación de planta; 4) eliminar las secuencias que causan desestabilización, poliadenilación inadecuada, degradación y terminación del ARN, o que forman horquillas de estructura secundaria o sitios de empalme de ARN; o 5) eliminación de los marcos de lectura abiertos antisentido. La expresión incrementada de ácidos nucleicos en plantas puede lograrse utilizando la frecuencia de distribución del uso del codon en plantas en general o en una planta particular. Los métodos para optimizar la expresión de ácido nucleico en plantas puede encontrarse en EPA 0359472; EPA 0385962; Solicitud de PCT No. WO 91/16432; Patente Estadounidense No. 5.380.831 ; Patente Estadounidense No. 5.436.391 ; Perlack et al., 1991 , Proc. Nati. Acad. Sci. USA 88:3324-3328; y Murray et al., 1989, Investigación de ácidos nucleicos 17:477-498.
La invención además proporciona un vector de expresión recombinante que comprende un cásete de expresión seleccionado del grupo que consiste en a) un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleotido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas y un polinucleotido aislado que codifica un polipéptido de longitud completa que posee una secuencia según lo mostrado en la SEQ ID NO:2; SEQ ID NO:4; SEQ ID NO:6; SEQ ID NO:8, o SEQ ID NO:22; b) un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleotido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas; un polinucleotido aislado que codifica un péptido de tránsito a plástidos; y un polinucleotido aislado que codifica un polipéptido de longitud completa que posee una secuencia según lo mostrado en la SEQ ID NO:10, SEQ ID NO:12, o SEQ ID NO:14; c) un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleotido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas; un polinucleotido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleotido aislado que codifica un regulador transcripcional del metabolismo de ácidos grasos de longitud completa que posee un dominio de unión al ADN HTH del tipo gntR que comprende los aminoácidos 34 a 53 de la SEQ ID NO:16; d) un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleotido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas; y un polinucleotido aislado que codifica un polipéptido de longitud completa que posee un dominio en bucle P, G3E que comprende un motivo Waiker A que posee una secuencia según lo mostrado en la SEQ ID NO:99 y un motivo de especificidad GTP que posee una secuencia según lo mostrado en la SEQ ID NO: 100; e) un cásete de expresión que comprende en asociación operativa, un polinucleotido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas; un polinucleotido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido coenzima A sintetasa peroxisomal de longitud completa que comprende un dominio de unión al AMP seleccionado del grupo que consiste en los aminoácidos 194 a 205 de la SEQ ID NO:24, aminoácidos 202 a 213 de la SEQ ID NO:26, aminoácidos 214 a 225 de la SEQ ID NO:28, aminoácidos 195 a 206 de la SEQ ID NO:30, aminoácidos 175 a 186 de la SEQ ID NO:32, aminoácidos 171 a 182 de la SEQ ID NO:34, aminoácidos 189 a 200 de la SEQ ID NO:36, aminoácidos 201 a 212 de la SEQ ID NO:38; f) un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas; un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido histona H4 de longitud completa que posee una dominio de secuencia firma G-A-K-R-H (SEQ ID NO: 101 ) seleccionado del grupo que consiste en los aminoácidos 3 a 92 de la SEQ ID NO:40¡ aminoácidos 3 a 92 de la SEQ ID NO:56¡ aminoácidos 3 a 92 de la SEQ ID NO:42; y aminoácidos 3 a 92 de la SEQ ID NO:44; g) un cásete de expresión que comprende en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas o un promotor constitutivo; un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de tránsito a cloroplastos; y polinucleótido que codifica una proteína integral de membrana del tipo SYM1 de longitud completa; h) un cásete de expresión que comprende en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas; un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial, y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de subunidad H de bomba de protones vacuolar de longitud completa; i) un cásete de expresión que comprende en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas; un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de subunidad alfa de la F-ATPasa que comprende un dominio de la ATP sintasa seleccionado del grupo que consiste en los aminoácidos 356 a 365 de la SEQ ID NO:62; aminoácidos 254 a 263 de la SEQ ID NO:64; j) un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor capaz de aumentar la expresión génica en hojas; un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de subunidad beta de F-ATPasa de longitud completa que posee una secuencia según lo mostrado en la SEQ ID NO:66 k) un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido del transportador ABC de longitud completa que posee una secuencia según lo mostrado en la SEQ ID NO:68; I) un cásete de expresión que comprende en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de tránsito a cloroplastos; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de subunidad psaK del PS-I de longitud completa que posee una firma psaGK que comprende los aminoácidos 56 a 73 de la SEQ ID NO:70; m) un cásete de expresión que comprende en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido ferredoxina de longitud completa que comprende una secuencia firma Fer2 seleccionada del grupo que consiste en los aminoácidos 11 a 87 de la SEQ ID NO:72; aminoácidos 12 a 88 de la SEQ ID NO:74; aminoácidos 63 a 139 de la SEQ ID NO:76; n) un cásete de expresión que comprende en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de tránsito a cloroplastos; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido flavodoxina de longitud completa que posee una secuencia firma Flavidoxina_1 que comprende los aminoácidos 6 a 160 de la SEQ ID NO:78; o) un cásete de expresión que comprende en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de tránsito a cloroplastos; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido psaF del PS-I de longitud completa que comprende una secuencia firma PSI_PsaF seleccionada del grupo que consiste en los aminoácidos 3 a 158 de la SEQ ID NO:80; aminoácidos 43 a 217 de la SEQ ID NO:82; aminoácidos 46 a 220 de la SEQ ID NO:84; aminoácidos 50 a 224 de la SEQ ID NO:86; y aminoácidos 50 a 224 de la SEQ ID NO:88; p) un cásete de expresión que comprende en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido del citocromo c553 (PetJ) de longitud completa que posee una secuencia firma PSI_PsaF que comprende los aminoácidos 38 a 1 16 de la SEQ ID NO:90; q) un cásete de expresión que comprende en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito mitocondrial; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido W (PsbW) del PS-II de longitud completa que posee una secuencia firma del Citocromo C que comprende aminoácidos 5 a 120 de la SEQ ID NO:92; r) un cásete de expresión que comprende en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido de tránsito a cloroplastos; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido uroporfirina-lll c-metiltransferasa (CobA) de longitud completa que posee una secuencia según lo mostrado en la SEQ ID NO:92; s) un cásete de expresión que comprende en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido precorrin-6b metilasa de longitud completa que posee una secuencia firma Metiltransf_12 que comprende los aminoácidos 45 a 138 de la SEQ ID NO:96; y t) un cásete de expresión que comprende en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor y un polinucleótido aislado que codifica una precorrin-6y c5, 15-metiltransferasa descarboxilante de longitud completa que posee una secuencia firma TP_metilasa que comprende los aminoácidos 1 a 195 de la SEQ ID NO:98.
En otra realización, el vector de expresión recombinante de la invención comprende un polinucleótido aislado que posee una secuencia seleccionada del grupo que consiste en SEQ ID NO: 19; SEQ ID NO:25; SEQ ID NO:27; SEQ ID NO:29; SEQ ID NO:31 ; SEQ ID NO:33; [SEQ ID NO:35?] SEQ ID NO:37; SEQ ID NO:41 ; SEQ ID NO:43; SEQ ID NO:63; SEQ ID NO:49; SEQ ID NO:51 ; SEQ ID NO:53; [SEQ ID NO:55?] SEQ ID NO:59; SEQ ID NO:63; SEQ ID NO:73, SEQ ID NO:75, SEQ ID NO:81 , SEQ ID NO:83, SEQ ID NO:85, y SEQ ID NO:87. Además, el vector de expresión recombinante de la invención comprende un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido que posee una secuencia de aminoácidos seleccionada del grupo que consiste en SEQ ID NO:20; SEQ ID NO:26; SEQ ID NO:28; SEQ ID NO:30; SEQ ID NO:32; SEQ ID NO:36; SEQ ID NO:38; SEQ ID NO:42; SEQ ID NO:44; SEQ ID NO:64¡ SEQ ID NO:50; SEQ ID NO:52; SEQ ID NO:54; SEQ ID NO:60; SEQ ID NO:64; SEQ ID NO:74, SEQ ID NO:76, SEQ ID NO:82, SEQ ID NO:84, SEQ ID NO:86, y SEQ ID NO:88.
El vector de expresión recombinante de la invención incluye una o más secuencias reguladoras, seleccionadas sobre la base de las células huésped a ser utilizadas para la expresión, que está en asociación operativa con el polinucleótido aislado a ser expresado. Tal como se utiliza en la presente con respecto a un vector de expresión recombinante, "en asociación operativa" u "operativamente ligado" significa que el polinucleótido de interés está ligado a la(s) secuencia(s) reguladora(s) de una manera que permite la expresión del polinucleótido cuando el vector se introduce en la célula huésped (e.g., en una célula huésped bacteriana o vegetal). El término "secuencia reguladora" tiene como objeto incluir los promotores, exaltadores, y otros elementos de control de expresión (e.g., señales de poliadenilación).
Dicha combinación de una o más secuencias reguladoras, seleccionadas sobre la base de las células huésped ser utilizadas para la expresión, en asociación operativa con dicho polinucleótido es conocida en el arte como elementos típicos de un "cásete de expresión". Dicho cásete de expresión además puede contener una secuencia de tránsito mitocondrial o a cloroplastos según lo definido más abajo, ligada a dicho polinucleótido. Los casetes de expresión a menudo se describen en el arte como "construcciones" y los dos términos se utilizan en forma equivalente en la presente.
Según lo mostrado más arriba, ciertas realizaciones de la invención emplean promotores que son capaces de aumentar la expresión génica en hojas. En algunas realizaciones, el promotor es un promotor específico de hoja. Puede emplearse cualquier promotor específico de hoja en estas realizaciones de la invención. Se conocen muchos de dichos promotores, por ejemplo, el promotor USP de Vicia faba (Baeumlein et al. (1991) Mol. Gen. Gent. 225, 459-67), promotores de genes ¡nducible con luz tales como ribulosa-1.5-bisfosfato carboxilasa (promotores rbcS), promotores de genes que codifican proteína de unión a/b de clorofila (Cab), Rubisco activasa, subunidad B de cloroplasto gliceraldehído 3-fosfato dehidrogenasa de A. thaliana, (Kwon et al. (1994) Planta Physiol. 105,357-67) y otros promotores específicos de hoja tales como aquellos identificados en Alemán, I. (2001 ) Isolation y characterization of leaf-specific promoters from alfalfa (Medicago sativa), Masters thesis, New México State University, Los Cruces, NM.
En otras realizaciones de la invención, se emplea un promotor específico de raíz o brote. Por ejemplo, el Super promotor proporciona expresión de alto nivel tanto en raíz como brotes (Ni et al. (1995) Planta J. 7: 661 -676). Otros promotores específicos de raíz incluyen, sin limitación, el promotor TobRB7 (Yamamoto et al. (1991 ) Plant cell 3, 371 -382), el promotor roID (Leach et al. (1991 ) Plant Science 79, 69-76); Dominio A de CaMV 35S (Benfey et al. (1989) Science 244, 174-181 ), y similares.
En otras realizaciones, se emplea un promotor constitutivo. Los promotores constitutivos son activos bajo la mayoría de las condiciones. Los ejemplos de promotores constitutivos apropiados para el uso en estas realizaciones incluyen el promotor de ubiquitina de perejil descrito en WO 2003/102198 (SEQ ID NO: 102) los promotores de CaMV 19S y 35S, el promotor de sX CaMV 35S, el promotor Sep1 , el promotor de actina de arroz, el promotor de actina de Arabidopsis, el promotor de ubiquitina de maíz, pEmu, el promotor del virus 35S del mosaico de escrofularia, el promotor de Smas, el super promotor (Patente Estadounidense No. 5.955.646), el promotor de GRP1 -8, el promotor de cinamil alcohol dehidrogenasa (Patente Estadounidense No. 5.683.439), promotores de la Agrobacteria de ADN T, tal como promotor de manopina sintasa, nopalina sintasa, y octopina sintasa, la pequeña subunidad de ribulosa bifosfato carboxilasa (ssuRUBISCO), y similares.
Conforme a la invención, una secuencia de tránsito a cloroplastos se refiere a una secuencia de nucleótidos que codifica un polipéptido de tránsito a cloroplastos. Las secuencias de direccionamiento a cloroplastos son conocidas en el arte e incluyen la pequeña subunidad de cloroplasto de ribulosa-1 ,5-bisfosfato carboxilasa (Rubisco) (de Castro Silva Filho et al. (1996) Planta Mol. Biol. 30:769-780; Schnell et al. (1991 ) J. Biol. Chem. 266(5):3335-3342); 5-(enolpiruvil)siquimato-3-fosfato sintasa (EPSPS) (Archer et al. (1990) J. Bioenerg. Biomemb. 22(6):789-810); triptofan sintasa (Zhao et al. (1995) J. Biol. Chem. 270(11 ):6081 -6087); plastocianina (Lawrence et al. (1997) J. Biol. Chem. 272(33):20357-20363); corismato sintasa (Schmidt et al. (1993) J. Biol. Chem. 268(36):27447-27457); ferredoxina (Jansen et al. (1988) Curr. Gentics 13:517-522) (SEQ ID NO:1 1 1); nitrito reductasa (Back et al (1988) MGG 212:20-26) y la proteína de unión a a/b de clorofila del sistema cosecha luz (LHBP) (Lamppa et al. (1988) J. Biol. Chem. 263:14996-14999). Véase también Von Heijne et al. (1991) Plant Mol. Biol. Rep. 9:104-126; Clark et al. (1989) J. Biol. Chem. 264:17544-17550; Della-Cioppa et al. (1987) Plant Physiol. 84:965-968; Romer et al. (1993) Biochem. Biophys. Res. Commun. 196:1414-1421 ; y Shah et al. (1986) Science 233:478-481.
Según lo definido en la presente, una secuencia de tránsito mitocondrial se refiere a una secuencia de nucleótidos que codifica una presecuencia mitocondrial y dirige la proteína a la mitocondria. Los ejemplos de presecuencias mitocondriales incluyen grupos que consisten en subunidades de ATPasa, subunidades de ATP sintasa, proteína Rieske-FeS, Hsp60, malato dehidrogenasa, citrato sintasa, aconitasa, isocitrato dehidrogenasa, piruvato dehidrogenasa, enzima málica, glicina decarboxilasa, serina hidroximetil transferasa, isovaleril-CoA dehidrogenasa y superóxido dismutasa. Dichos péptidos de tránsito son conocidos en el arte. Véase, por ejemplo, Von Heijne et al. (1991) Plant Mol. Biol. Rep. 9:104-126; Clark et al. (1989) J. Biol. Chem. 264:17544-17550; Romer et al. (1993) Biochem. Biophys. Res. Commun. 196:1414-1421 ; Faivre-Nitschke et al (2001) Eur J Biochem 268 1332-1339 ; Dáschner et al. (1999) 39:1275-1282 (SEQ ID NO:109 y SEQ ID NO:107); y Shah et al. (1986) Science 233:478-481.
En una realización preferible de la presente invención, los polinucleótidos detallados en la Tabla 1 se expresan en células vegetales de plantas más altas (e.g., los espermatofitos, tales como plantas de cultivo). Un polinucleótido puede ser "introducido" en una célula vegetal mediante cualquier medio, incluyendo transfección, transformación o transducción, electroporación, bombardeo con partículas, agroinfección, y similares. Los métodos apropiados para transformar o transfectar células vegetales se describen, por ejemplo, utilizando bombardeo con partículas según lo mostrado en las Patentes Estadounidenses Nos. 4.945.050; 5.036.006; 5.100.792; 5.302.523; 5.464.765; 5.120.657; 6.084.154; y similares. Más preferiblemente, la semilla de maíz transgénico de la invención se puede realizar utilizando transformación de Agrobacteria, según lo descrito en las Patentes Estadounidenses Nos. 5.591.616; 5.731.179; 5.981.840; 5.990.387; 6.162.965; 6.420.630, Publicación de solicitud de patente estadounidense número 2002/0104132, y similares. La transformación de soja puede realizarse utilizando por ejemplo cualquiera de las técnicas descritas en la Patente Europea No. EP 0424047, Patente Estadounidense No. 5.322.783, Patente Europea No. EP 0397 687, Patente Estadounidense No. 5.376.543, o Patente Estadounidense No. 5.169.770. Un ejemplo específico de transformación de trigo puede encontrarse en la Solicitud PCT No. WO 93/07256. El algodón puede transformarse utilizando los métodos descritos en las Patentes Estadounidenses Nos. 5.004.863; 5.159.135; 5.846.797, y similares. El arroz puede transformarse utilizando los métodos revelados en las Patentes Estadounidenses Nos. 4.666.844; 5.350.688; 6.153.813; 6.333.449; 6.288.312; 6.365.807; 6.329.571 , y similares. La cañóla puede transformarse, por ejemplo, utilizando métodos tales como aquellos revelados en las Patentes Estadounidenses Nos. 5.188.958; 5.463.174; 5.750.871 ; EP1566443; WO02/00900; y similares. Otros métodos de transformación de plantas se revelan, por ejemplo, en las Patentes Estadounidenses Nos. 5.932.782; 6.153.81 1 ; 6.140.553; 5.969.213; 6.020.539. y similares. Cualquier métodos de transformación de plantas apropiado para insertar un transgen en una planta particular puede utilizarse conforme a la invención.
Conforme a la presente invención, el polinucleótido introducido puede mantenerse en la célula vegetal de manera estable si se incorpora en un replicón autónomo no cromosómico o se integra en los cromosomas de la planta. En forma alternativa, el polinucleótido introducido puede estar presente en un vector no replicante extra-cromosómico y puede estar expresado temporalmente o activo temporalmente.
La invención también está incorporada en un método para producir una planta transgénica que comprende al menos un polinucleótido detallado en la Tabla 1 , en donde la expresión del polinucleótido en la planta da como resultado el crecimiento y/o rendimiento incrementado de la planta bajo condiciones normales o limitadas en agua y/o tolerancia incrementada a un estrés del medio ambiente en comparación con una variedad del tipo salvaje de la planta que comprende los pasos de: (a) introducir en una célula vegetal un cásete de expresión descrito más arriba, (b) regenerar una planta transgénica a parte de una célula vegetal transformada; y seleccionar planta de mayor rendimiento de las células vegetales regeneradas. La célula vegetal puede ser, pero no se limita a, un protoplasto, célula productora de gametos, y una célula que se regenera en una planta entera. Tal como se utiliza en la presente, el término "transgénica" se refiere a cualquier planta, célula vegetal, callo, tejido de planta, o parte de planta, que contiene el cásete de expresión descrito más arriba. Conforme a la invención, el cásete de expresión se integra de manera estable a un cromosoma o elemento estable extra-cromosómico, de manera que el mismo se pase a generaciones futuras.
El efecto de la modificación génica en el crecimiento y/o rendimiento y/o tolerancia al estrés de la planta puede evaluarse cultivando la planta modificada bajo condiciones normales y/o menos que apropiadas y analizando después las características de crecimiento y/o metabolismo de la planta. Dichas técnicas analíticas son bien conocidas por aquel experto en el arte, e incluyen mediciones de peso en seco, peso húmedo, peso de semilla, número de semilla, síntesis de polipéptido, síntesis de carbohidrato, síntesis de lípidos, tasas de evapotranspiración, rendimiento de la planta general y/o del cultivo, floración, reproducción, producción de semillas, crecimiento de raíz, tasas de respiración, tasas de fotosíntesis, composición de metabolitos, y similares.
La invención además se ilustra a través de los siguientes ejemplos, que no deben interpretarse de ninguna manera como que imponen limitaciones en el alcance de la misma.
EJEMPLO 1 Caracterización de genes Se clonaron los genes B0821 (SEQ ID NO:1), B1187 (SEQ ID NO:15), B2173 (SEQ ID NO:17), B2668 (SEQ ID NO:3), B2670 (SEQ ID NO:21), B3362 (SEQ ID NO:5), B3555 (SEQ ID NO:7), SLL191 1 (SEQ ID NO:9), SLR1062 (SEQ ID NO:11), YBR222C (SEQ ID NO:23), YDL193W (SEQ ID NO:13), YNL030W (SEQ ID NO:39), YLR251W (SEQ ID NO:45), YPR036W (SEQ ID NO:57), SLL1326 (SEQ ID NO:61 ), SLR1329 (SEQ ID NO:65), SLR0977 (SEQ ID NO:67), ssr0390 (SEQ ID NO:69), sll1382 (SEQ ID NO:71), sll0248 (SEQ ID NO:77), SII0819 (SEQ ID NO:79), sll1796 (SEQ ID NO:89), slr1739 (SEQ ID NO:91 ), SII0378 (SEQ ID NO:93), slr1368 (SEQ ID NO:95), y SII0099 (SEQ ID NO:97) utilizando técnicas recombinantes estándar. La funcionalidad de cada gen se previo comparando la secuencia de aminoácidos prevista del gen con otros genes de funcionalidad conocida. Los ADNcs homólogos se aislaron de las bibliotecas patentadas de las especies respectivas utilizando métodos conocidos. Las secuencias se procesaron y se anotaron utilizando análisis de bioinformática. Los grados de identidad de aminoácidos y similaridad de las secuencias aisladas con las respectivas secuencias públicas conocidas más de cerca se utilizaron en la selección de secuencias homologas según lo descrito más abajo. Se utilizó la Comparación por Pares: penalización de gap: 1 1 ; penalización de extensión de gap: 1 ; matriz de puntajes: blosum62.
B2173 (SEQ ID NO:17) es un gen de la proteína de dominio de unión a nucleótidos. La secuencia de aminoácidos de longitud completa prevista de este gen se analizó mediante BLAST comparándola con una base de datos patentada de secuencias de aminoácidos de soja previstas en un valor e de e'10 (Altschul et al., supra). Se identificaron un homólogo cada uno a partir de soja y maíz. La relación de los aminoácidos de estas secuencias está indicada en las alineaciones mostradas en la Figura 1.
La secuencia de ADN completa de longitud completa de YBR222C (SEQ ID NO:23) codifica una coenzima A sintetasa peroxisomal de S. cerevisiae. La secuencia de aminoácidos de longitud completa prevista de este gen se analizó mediante BLAST comparándola con bases de datos patentadas de ADNcs de cañóla, soja, arroz y maíz en un valor e de e"10 (Altschul et al., supra). Se identificaron tres homólogos de cañóla y cuatro de soja. La relación de los aminoácidos de estas secuencias está indicada en las alineaciones mostradas en la Figura 2.
Las secuencia de ADN de longitud completa de YNL030W (SEQ ID NO:39) codifica una histona H4 de S. cerevisiae. La secuencia de aminoácidos de longitud completa prevista de este gen se analizó mediante BLAST comparándola con bases de datos patentadas de ADNcs de arroz y linaza en un valor e de e"10 (Altschul et al., supra). Se identificó un homólogo cada uno de arroz y linaza. La relación de los aminoácidos de estas secuencias está indicada en las alineaciones mostradas en la Figura 3.
YLR251W (SEQ ID NO:45) es una proteína integral de membrana del tipo SYM1. La secuencia de aminoácidos de longitud completa prevista de este gen se analizó mediante BLAST comparándola con bases de datos patentadas de la secuencia de aminoácidos prevista de cañóla, cebada, soja, linaza y arroz en un valor e de e"10 (Altschul et al., supra). Se identificó un homólogo de cada biblioteca. La relación de los aminoácidos de estas secuencias está indicada en las alineaciones mostradas en la Figura 4.
YPR036W (SEQ ID NO:57) es una proteína de subunidad H de la bomba de protones vacuolar. La secuencia de aminoácidos de longitud completa prevista de este gen se analizó mediante BLAST comparándola con una base de datos patentada de la secuencia de aminoácidos prevista de cañóla en un valor e de e'10 (Altschul et al., supra). Se identificó un homólogo de cañóla. La relación de los aminoácidos de estas secuencias está indicada en las alineaciones mostradas en la Figura 5.
SLL1326 (SEQ ID NO:61) es una proteína de subunidad alfa de ATP sintasa. La secuencia de aminoácidos de longitud completa prevista de este gen se analizó mediante BLAST comparándola con bases de datos patentadas de la secuencia de aminoácidos prevista en un valor e de e"10 (Altschul et al., supra). Se identificó un homólogo de la biblioteca de linaza. La relación de los aminoácidos de estas secuencias está indicada en las alineaciones mostradas en la Figura 6.
El gen sll1382 (SEQ ID NO:71) codifica la ferredoxina en Synechocystis sp.
La secuencia de aminoácidos de longitud completa de sll1382 se analizó mediante BLAST comparándola con una base de datos patentada de ADNcs en un valor e de e"10 (Altschul et al., supra). Se identificaron un homólogo de cañóla y un homólogo de soja. La relación de los aminoácidos de estas secuencias está indicada en las alineaciones mostradas en la Figura 7.
El gen sll0819 (SEQ ID NO:79) codifica la subunidad III del centro de reacción del fotosistema I en Synechocystis sp. La secuencia de aminoácidos de longitud completa de sll0819 se analizó mediante BLAST comparándola con una base de datos patentada de ADNcs en un valor e de e"10 (Altschul et al., supra).
Se identificaron dos homólogos de cañóla y dos homólogos de soja. La relación de los aminoácidos de estas secuencias está indicada en las alineaciones mostradas en la Figura 8.
EJEMPLO 2 Sobreexpresión de los genes seleccionados en plantas Los polinucleótidos de la Tabla 1 se ligaron en un cásete de expresión utilizando métodos conocidos. Se utilizaron tres diferentes promotores para controlar la expresión de los transgenes en Arabidopsis: el promotor USP de Vicia faba (SEQ ID NO: 104) se utilizó para la expresión de genes de E. coli y cianobacteria o SEQ ID NO:105 se utilizó para la expresión de genes de S. cerevisiae); el super promotor (SEQ ID NO: 103); y el promotor de ubiquitina de perejil (SEQ ID NO: 102). Para el direccionamiento selectivo de los polipéptidos, el péptido de tránsito mitocondrial de un gen de A. thaliana que codifica la isovaleril-CoA dehidrogenasa mitocondrial denominada "Mito" en las Tablas 8, 9, 12, 13, 15- 18, 20-25 y 27. SEQ ID NO:107 se utilizó para la expresión de genes de E. coli y cianobacteria o SEQ ID NO: 109 se utilizó para la expresión de genes de S. cerevisiae. Además, para la expresión blanco, se utilizó el péptido de tránsito a cloroplastos de un gen de Spinacia olerácea que codifica ferredoxina nitrito reductasa denominada "Chlor" en las Tablas 6, 14, 16, 17, 19-23 y 25 (SEQ ID NO:1 1 1).
El ecotipo C24 de Arabidopsis se transformó con las construcciones que contienen los genes descritos en el Ejemplo 1 utilizando métodos conocidos. Las semillas de plantas transformadas T2 se combinaron sobre la base del promotor que impulsa la expresión, especies de fuentes génicas y tipo de direccionamiento (cloroplástico, mitocondrial y ninguno- donde el último significa que no se agregó ninguna señal de direccionamiento adicional). Las combinaciones de semillas se utilizaron en las selecciones principales para la biomasa bajo condiciones de crecimiento con limitación de agua y buena irrigación. Se seleccionaron los aciertos de las combinaciones en la selección principal, se realizaron los análisis moleculares y se recolectó la semilla. Las semillas recolectadas después se utilizaron para el análisis en las selecciones secundarias donde se analizó un mayo número de individuos para cada evento transgénico. Si se identificaba que las plantas de una construcción en la selección secundaria poseían biomasa incrementada en comparación con los controles, la misma pasaba a la selección terciaria. En esta selección, se midieron más de 100 plantas de todos los eventos transgénicos para esa construcción bajo condiciones de crecimiento con sequía y buena irrigación. Los datos de las plantas transgénicas se compararon con las plantas Arabidopsis del tipo salvaje o con plantas cultivadas de una combinación de semillas de Arabidopsis transgénica seleccionadas al azar utilizando procedimientos estadísticos estándar.
Las plantas que se cultivaron bajo condiciones de buena irrigación se regaron hasta la saturación de la tierra dos veces por semana. Las imágenes de las plantas transgénicas se tomaron en los días 17 y 21 utilizando un sistema comercial de imágenes. En forma alternativa, las plantas se cultivaron bajo condiciones de crecimiento con limitación de agua regando hasta la saturación de la tierra poco frecuentemente lo que permitió que la tierra de secara entre los tratamiento con agua. En estos experimentos, el agua se administró en los días 0, 8, y 19 después del sembrado. Las imágenes de las plantas transgénicas se tomaron en los días 20 y 27 utilizando un sistema de imágenes comercial.
Se utilizó un software de análisis de imágenes para comparar las imágenes de las plantas transgénicas y de control cultivadas en el mismo experimento. Se utilizaron las imágenes para determinar el tamaño relativo o biomasa de las plantas como pixeles y el color de las plantas como el porcentaje de verde oscuro respecto del área total. El último porcentaje, denominado índice de salud, fue una medición de la cantidad relativa de clorofila en las hojas y por ello la cantidad relativa de senescencia o amarillmiento de hoja y se registró solamente en el día 27. Existe variación entre las plantas transgénicas que contienen los diversos genes, debido a diferentes sitios de inserción de ADN y otros factores que impactan en el nivel o patrón de expresión génica.
Las Tablas 2 a 27 muestran la comparación de las mediciones de las plantas Arabidopsis. El cambio en el porcentaje indica la medición de las plantas transgénicas respecto de las plantas de control como un porcentaje de las plantas no transgénicas de control; el valor p es la importancia estadística de la diferencia entre las plantas transgénicas y control sobre la base de una comparación de prueba T de todos los eventos independientes donde NS indica ninguna importancia en el nivel de 5% de probabilidad; N° de eventos indica el número total de eventos transgénicos independientes probados en el experimento; eventos positivos indica el número total de eventos transgénicos independientes que fueron mayores que el control en el experimento; eventos negativos indica el número total de eventos transgénicos independientes que fueron más pequeños que el control en el experimento. NS indica ni importante en el nivel de 5% de probabilidad.
A. Proteínas no conocidas no direccionadas La proteína denominada B0821 (SEQ ID NO:2) se expresó en Arabidopsis utilizando una construcción en donde la expresión de B0821 está controlada por el Super promotor y no se agrega ninguna secuencia de direccionamiento exógena a la SEQ ID NO:2. La Tabla 2 muestra los datos de biomasa e índice de salud obtenidos de las plantas Arabidopsis transformadas con estas construcciones y probadas bajo condiciones de limitación de agua.
Tabla 2 Gen Direcci Medición Nom % de Valo N° de N° de N° de 0- bre Cambi r p Event Evento Evento namie de 0 os s s nto Contr Positiv Negati ol os vos Biomasa B08 Ningún 0,85 en el día C24 -0,50 7 4 3 21 0 31 20 B08 Ningún Biomasa 0,48 21 0 en el día C24 2,46 7 5 2 84 27 B08 Ningún Indice de 0,01 C24 -5,56 7 1 6 21 0 salud 15 B08 Ningún Supe 21 o Biomasa r 0,00 en el día Com 9,1 1 7 6 1 86 20 binaci ón B08 Ningún Supe 21 0 Biomasa r 0,00 en el día Com 22,84 7 5 2 00 27 binaci ón Gen Direcci Medición Nom % de Valo N° de N° de N° de 0- bre Cambi r p Event Evento Evento namie de 0 os s s nto Contr Positiv Negati ol os vos B08 Ningún Supe 21 0 r índice de 0,57 Com -1 ,35 7 3 4 salud 20 binad ón La Tabla 2 muestra que las plantas Arabidopsis que expresan B0821 (SEQ ID NO:2) que se cultivaron bajo condiciones de limitación de agua eran considerablemente más grandes que las plantas de control que no expresaron B0821 (SEQ ID NO:2) en el día 27. La Tabla 2 también muestra que la mayoría de los eventos transgénicos independientes eran mayores que los controles.
El gen B2668 (SEQ ID NO:4), que codifica una proteína de función desconocida, se expresó en Arabidopsis utilizando una construcción en donde la transcripción está controlada por el Super promotor. La Tabla 3 muestra los datos de biomasa e índice de salud obtenidos de las platas Arabidopsis transformadas con estas construcciones y probadas bajo condiciones de limitación de agua.
Tabla 3 Gen Direcci Medició Nombre % de Valo N° de N° de N° de onami n de Cam r p Event Evento Evento ento Control bio os s s Positiv Negati os vos Biomas MTXC24 -4,35 0,21 7 3 4 B26 Ningún a en el 62 68 0 día 20 Gen Direcci Medició Nombre % de Valo N° de N° de N° de onami n de Cam r p Event Evento Evento ento Control bio os s s Positiv Negati os vos B26 Biomas MTXC24 20,39 0,00 6 6 0 Ningún 68 a en el 00 0 día 20 B26 Biomas MTXC24 -1 ,39 0,65 7 3 4 Ningún 68 a en el 77 0 día 27 B26 Biomas MTXC24 19,06 0,00 6 6 0 Ningún 68 a en el 00 0 día 27 B26 Ningún Índice MTXC24 -3,17 0,1 1 7 1 6 68 0 de salud 54 B26 Ningún Índice MTXC24 0,49 0,85 6 3 3 68 0 de salud 15 B26 Biomas Super 18,92 0,00 7 7 0 Ningún 68 a en el Combina 00 0 día 20 ción B26 Biomas Super 9,96 0,00 6 6 0 Ningún 68 a en el Combina 07 0 día 20 ción B26 Biomas Super 14,79 0,00 7 7 0 Ningún 68 a en el Combina 01 0 día 27 ción La Tabla 3 muestra que las plantas Arabidopsis cultivadas bajo condiciones de limitación de agua eran considerablemente más grandes que las plantas de control en dos de tres experimentos. La Tabla 3 también muestra que la mayoría de los eventos transgénicos independientes eran mayores que los controles.
El gen B3362 (SEQ ID NO:6), que codifica una proteína de función desconocida, se expresó en Arabidopsis utilizando una construcción en donde la transcripción está controlada por el Super promotor. La Tabla 4 muestra los datos de biomasa e índice de salud obtenidos de las plantas Arabidopsis transformadas con esta construcción y probadas bajo condiciones de limitación de agua.
Tabla 4 Gen Direcci Medici Nombr % de Valo N° de N° de N° de onami ón e de Cam r p Event Eventos Eventos ento Control bio os Positivo Negativo s s Bioma B33 Ningún sa en MTXC 0,00 24,91 7 7 0 62 0 el día 24 00 20 Bioma B33 Ningún sa en MTXC 0,00 14,45 7 5 2 62 0 el día 24 15 27 Indice B33 Ningún MTXC 0,00 de 1 1 ,97 7 6 1 62 0 24 00 salud Bioma Super B33 Ningún sa en 0,00 Combi 35,78 7 7 0 62 0 el día 00 nación 20 Bioma Super B33 Ningún 0,00 sa en Combi 1 1 ,81 7 5 2 62 0 69 el día nación 27 Indice Super B33 Ningún 0,00 de Combi 1 1 ,90 7 6 1 62 0 00 salud nación La Tabla 4 muestra que la expresión en las plantas Arabidopsis de B3362 (SEQ ID NO:6) era considerablemente más grande que en las plantas de control cuando las plantas se cultivaron bajo condiciones de limitación de agua. La Tabla 4 también muestra que la mayoría de eventos transgénicos independientes eran mayores que los controles. Además, esta construcción incrementó considerablemente la cantidad de color verde de las plantas cuando se cultivaron bajo condiciones de limitación de agua.
El gen B3555 (SEQ ID NO:8), que codifica una proteína de función desconocida, se expresó en Arabidopsis utilizando una construcción en donde la transcripción está controlada por el Super promotor. La Tabla 5 muestra los datos de biomasa e índice de salud obtenidos de plantas Arabidopsis transformadas con esta construcción y probadas bajo condiciones de limitación de agua.
Tabla 5 Gen Direcci Medici Nombre % Valor N° N° de N° de onami ón de de P de Evento Eventos ento Control Ca Eve s Negativos mb ntos Positiv io os Bioma B35 Ningún sa en -2, 0, MTXC24 6 2 4 55 0 el día 15 5969 20 Bioma B35 Ningún 8, 0, sa en MTXC24 6 4 2 55 0 93 0388 el día 27 Indice B35 Ningún 0, 0, de MTXC24 6 3 3 55 0 16 9248 salud Bioma Super B35 Ningún sa en 5, 0, Combina 6 3 3 55 0 el día 91 2049 ción 20 Bioma Super B35 Ningún sa en 10, 0, Combina 6 5 1 55 0 el día 16 0273 ción 27 Índice Super B35 Ningún 3, 0, de Combina 6 4 2 55 0 49 0450 salud ción La Tabla 5 muestra que las plantas Arabidopsis que expresan B3555 (SEQ ID NO:8) en general eran considerablemente más grandes que las plantas de control cuando las plantas se cultivaron bajo condiciones de limitación de agua. La Tabla 5 también muestra que la mayoría de los eventos transgénicos independientes eran mayores que los controles. Además, esta construcción incrementó considerablemente la cantidad de color verde de las plantas cuando se cultivaron bajo condiciones de limitación de agua en comparación con los controles de Super Combinación.
B. Proteínas desconocidas dirigidas a plástidos El gen SLL1911 (SEQ ID NO: 10), que codifica una proteína de función desconocida, se expresó en Arabidopsis utilizando dos construcciones en donde la transcripción está controlada por el promotor PcUbi. En una construcción, un péptido de direccionamiento a cloroplastos estaba operativamente ligado a la SEQ ID NO:10, mientras que la otra construcción no posee péptido de direccionamiento exógeno. La Tabla 6 muestra los datos de biomasa e índice de salud obtenidos de las plantas Arabidopsis transformadas con esta construcción y probadas bajo condiciones de limitación de agua.
Tabla 6 Gen Direcci Medició Nom % Valo N° de N° de N° de onami n bre de r p Event Eventos Eventos ento de Ca os Positivo Negativ Contr mbi s os ol 0 Biomas SLL19 Ningún MTX 0,00 a en el 38,7 4 0 4 1 1 0 C24 00 día 20 7 Biomas SLL19 Ningún MTX 0,00 a en el 19,0 4 0 4 11 0 C24 00 día 27 0 SLL19 Ningún índice MTX 0,00 15,0 4 0 4 1 1 0 de salud C24 00 9 Supe Biomas r SLL19 Ningún 0,00 a en el Com 31 ,0 4 0 4 1 1 0 00 día 20 binac 2 ión Supe Biomas r SLL19 Ningún 0,00 a en el Com 13,8 4 0 4 1 1 0 02 día 27 binac 5 ión SLL19 Ningún índice Supe 0,00 4 0 4 1 1 0 de salud r 12,7 00 Com 9 binac ión Biomas SLL19 MTX 21 ,9 0,00 Chlor a en el 6 5 1 1 1 C24 6 00 día 20 Biomas SLL19 MTX 17,6 0,00 Chlor a en el 6 5 1 1 1 C24 0 14 día 27 SLL19 Índice MTX 14,1 0,00 Chlor 6 4 2 1 1 de salud C24 7 06 Supe Biomas r SLL19 1 1 ,8 0,00 Chlor a en el Com 6 5 1 1 1 3 19 día 20 binac ión Supe Biomas r SLL19 15,7 0,00 Chlor a en el Com 6 5 1 1 1 1 39 día 27 binac ión Supe r SLL19 índice 0,24 Chlor Com 4,44 6 4 2 1 1 de salud 97 binac ión La Tabla 6 muestra que las plantas Arabidopsis que expresan SLL191 1 (SEQ ID NO:10) eran considerablemente más grandes que las plantas de control cuando SLL191 1 estaba dirigido al cloroplasto y las plantas se cultivaron bajo condiciones de limitación de agua. La Tabla 6 también muestra que la mayoría de los eventos transgénicos independientes fueron mayores que los controles cuando SLL191 1 estaba dirigido a cloroplastos. Además, la construcción en donde un péptido de direccionamiento a cloroplastos exógeno estaba operativamente ligado a SLL191 1 incrementó considerablemente la cantidad de color verde de las plantas al cultivarlas bajo condiciones de limitación de agua. Estos datos indican que las plantas produjeron más clorofila o tuvieron menos degradación de clorofila durante el estrés que las plantas de control cuando SLL191 1 estaba operativamente ligado al péptido de direccionamiento a cloroplastos. En oposición, cuando las plantas expresaron una versión de SLL191 1 que carecía de un péptido de direccionamiento a cloroplastos exógeno, las plantas transgénicas resultantes eran considerablemente más pequeñas y tenían considerablemente menos color verde cuando se compararon con las plantas de control cultivadas bajo las mismas condiciones de limitación de agua. Juntas, estas observaciones sugieren que la localización subcelular de SLL191 1 es esencial para incrementar el tamaño y cantidad del color verde en plantas transgénicas que expresan el gen SLL191 1.
El gen SLR1062 (SEQ ID NO: 12), que codifica una proteína de función desconocida, se expresó en Arabidopsis utilizando una construcción en donde la transcripción está controlada por el promotor PcUbi. La Tabla 7 muestra los datos de biomasa e índice de salud obtenidos de plantas Arabidopsis transformadas con esta construcción y probadas bajo condiciones de limitación de agua.
Tabla 7 Gen Direcci Medició Nombr % de Valo N° de N° de N° de onami n e de Cam r p Event Evento Evento ento Control bio os s s Positiv Negati os vos Biomas SLR10 Ningún MTXC 0,80 a en el -1 ,10 6 4 2 62 0 24 87 día 20 Biomas SLR10 Ningún MTXC 0,00 a en el 50,34 5 5 0 62 0 24 00 día 20 Biomas SLR10 Ningún MTXC 0,00 a en el 16,66 6 5 1 62 0 24 09 día 27 Biomas SLR10 Ningún MTXC 0,00 a en el 32,27 5 4 1 62 0 24 00 día 27 SLR10 Ningún Indice MTXC 0,00 6 6 62 0 de salud 24 15,63 00 SLR10 Ningún Indice MTXC 0,00 20,67 5 4 1 62 0 de salud 24 00 Biomas Super SLR10 Ningún 0,07 a en el Combi 8,74 5 4 1 62 0 16 día 20 nación Biomas Super SLR10 Ningún 0,03 a en el Combi 7,63 5 4 1 62 0 40 día 27 nación Super SLR10 Ningún índice 0,05 Combi 8,62 5 3 2 62 0 de salud 24 nación La Tabla 7 muestra que las plantas Arabidopsis que expresan SLR1062 (SEQ ID NO: 12) en general eran considerablemente más grandes que las plantas de control cuando las plantas se cultivaron bajo condiciones de limitación de agua. La Tabla 7 también muestra que la mayoría de los eventos transgénicos independientes eran mayores que los controles. Además, esta construcción incrementó considerablemente la cantidad de color verde de las plantas cuando se cultivaron bajo condiciones de limitación de agua en dos de tres observaciones. Estos datos indican que las plantas produjeron más clorofila o tenían menos degradación de clorofila durante el estrés que las plantas de control.
C. Undecaprenil Pirofosfato Sintetasa El gen YDL193W (SEO. ID NO: 14), que codifica una proteína Undecaprenil Pirofosfato Sintetasa putativa, se expresó en Arabidopsis utilizando una construcción en donde la transcripción está controlada por el promotor USP y el polipéptido traducido de la transcripción resultante está operativamente ligado a un péptido de direccionamiento mitocondrial. La Tabla 8 muestra los datos de biomasa e índice de salud obtenidos de plantas Arabidopsis transformadas con esta construcción y probadas bajo condiciones de limitación de agua.
Tabla 8 Gen Direcc Medici Nombre % Valo N° de N° de N° de ionam ón de de r p Event Evento Event iento Control Ca os s os mbi Positiv Negati 0 os vos Bioma YDL19 sa en 12,1 0,00 Mito MTXC24 7 6 1 3W el día 8 14 20 Bioma YDL19 sa en 0,00 Mito MTXC24 9,45 7 5 2 3W el día 17 27 Índice YDL19 0,32 Mito de MTXC24 3,05 7 5 2 3W 50 salud Bioma Super YDL19 19,1 0,00 Mito sa en Combina 7 6 1 3W 3 00 el día ción 20 Bioma Super YDL19 sa en 13,6 0,00 Mito Combina 7 6 1 3W el día 6 00 ción 27 Indice Super YDL19 10,9 0,00 Mito de Combina 7 6 1 3W 0 24 salud ción La Tabla 8 muestra que las plantas Arabidopsis que expresan YDL193W (SEQ ID NO:14) eran considerablemente más grandes que las plantas de control cuando las plantas se cultivaron bajo condiciones de limitación de agua. La Tabla 8 también muestra que la mayoría de los eventos transgénicos independientes eran mayores que los controles. Además, esta construcción incrementó considerablemente la cantidad de color verde de las plantas cuando se cultivaron bajo condiciones de limitación de agua. La mayor cantidad de color verde indica que las plantas produjeron más clorofila o tenían menos degradación de clorofila durante el estrés que las plantas de control.
D. Regulador transcripcional putativo del metabolismo de ácidos grasos El regulador transcripcional putativo del metabolismo de ácidos grasos denominado B1 187 (SEQ ID NO:16) se expresó en Arabidopsis utilizando una construcción en donde la expresión del regulador transcripcional del metabolismo de ácidos grasos está controlada por el promotor USP y el regulador transcripcional del metabolismo de ácidos grasos está dirigido a la mitocondria. La Tabla 9 muestra los datos de biomasa e índice de salud obtenidos de las plantas Arabidopsis transformadas con estas construcciones y probadas bajo condiciones de buena irrigación.
Tabla 9 Gen Direcci Medició Nombre % de Valor N° de N° de N° de onami n de Cam P Event Event Event ento Control bio os os os Positi Nega vos tivos Biomas B1 18 0,000 Mito a en el MTXC24 29,94 6 5 1 7 0 día 20 B1 18 Biomas 0,000 7 Mito a en el MTXC24 13,57 6 4 2 9 día 27 B1 18 Índice 0,875 Mito MTXC24 0,53 6 4 2 7 de salud 1 B1 18 Biomas Super 0,000 7 Mito a en el Combina 26,50 6 5 1 0 día 20 ción B1 18 Biomas Super 0,006 7 Mito a en el Combina 1 1 ,60 6 4 2 1 día 27 ción B118 Super índice 0,023 7 Mito Combina 8,21 6 6 0 de salud 3 ción La Tabla 9 muestra que las plantas Arabidopsis que se cultivaron bajo condiciones de buena irrigación eran considerablemente más grandes que las plantas de control que no expresaron B1 187 (SEQ ID NO:16). La Tabla 9 también muestra que todos los eventos transgénicos independientes eran mayores que los controles en el medio ambiente de buena irrigación.
E. Proteína de unión a nucleótidos, de dominio en bucle P, de la familia G3E El gen B2173 (SEQ ID N0:18), que codifica una proteína de unión a nucleótidos, de dominio en bucle P, de la familia G3E, se expresó en Arabidopsis utilizando una construcción en donde la transcripción está controlada por el Super promotor. La Tabla 10 muestra los datos de biomasa e índice de salud obtenidos de plantas Arabidopsis transformadas con estas construcciones y probadas bajo condiciones de limitación de agua.
Tabla 10 Gen Direcci Medid Nombre % de Valo N° de N° de N° de onami ón de Cam r p Event Eventos Evento ento Control bio os Positivo s s Negativ os Bioma B21 Ningún sa en 0,16 MTXC24 -4,18 6 2 4 73 0 el día 22 20 Bioma B21 Ningún sa en 0,74 MTXC24 -1 ,13 6 2 4 73 0 el día 35 27 índice B21 Ningún 0,05 de MTXC24 -4,54 6 2 4 73 0 30 salud Bioma Super B21 Ningún sa en 0,17 Combina 5,07 6 4 2 73 0 el día 25 ción 20 Gen Direcci Medici Nombre % de Valo N° de N° de N° de onami ón de Cam r p Event Eventos Evento ento Control bio os Positivo s s Negativ os Bioma Super B21 Ningún sa en 0,00 Combina 18,54 6 5 1 73 0 el día 00 ción 27 Indice Super B21 Ningún 0,90 de Combina -0,29 6 3 3 73 0 87 salud ción La Tabla 10 muestra que las plantas Arabidopsis que expresan B2173 (SEQ ID NO: 18) eran considerablemente más grandes que las plantas de control de Super Combinación. La Tabla 10 también muestra que la mayoría de los eventos transgénicos independientes eran mayores que los controles de Super Combinación.
F. Proteína de membrana putativa El gen B2670 (SEQ ID NO:22), que codifica una proteína de membrana putativa, se expresó en Arabidopsis utilizando una construcción en donde la transcripción está controlada por el Super promotor. La Tabla 1 1 muestra los datos de biomasa e índice de salud obtenidos de plantas Arabidopsis transformadas con las primeras dos construcciones y probadas bajo condiciones de limitación de agua.
Tabla 11 Gen Direcci Medido Nombre % de Valor N° de N° de N° de onami n de Cam P Event Evento Event ento Control bio os s os Positiv Negati os vos Biomas MTXC24 18,87 0,000 7 5 2 B267 Ningún a en el 0 0 0 día 20 Biomas MTXC24 15,41 0,000 7 6 1 B267 Ningún a en el 5 0 0 día 27 B267 Ningún Indice MTXC24 15,51 0,000 7 7 0 0 0 de salud 0 Biomas Super 29,22 0,000 7 6 1 B267 Ningún a en el Combina 0 0 0 día 20 ción Biomas Super 12,74 0,002 7 5 2 B267 Ningún a en el Combina 7 0 0 día 27 ción Indice Super 15,44 0,000 7 7 0 B267 Ningún de salud Combina 0 0 0 ción La Tabla 1 1 muestra que las plantas Arabidopsis que expresan B2670 (SEQ ID NO:22) eran considerablemente más grandes que las plantas de control cuando se cultivaron bajo condiciones de limitación de agua. Además, estas plantas transgénicas eran de color verde más oscuro que los controles. Estos datos indican que las plantas produjeron más clorofila o tenían menos degradación de clorofila durante el estrés que las planta de controles. La Tabla 1 1 también muestra que la mayoría de los eventos transgénicos independientes eran mayores que los controles.
G. Coenzima A sintetasa peroxisomal El gen YBR222C (SEQ ID NO:24), que codifica una coenzima A sintetasa peroxisomal, se expresó en Arabidopsis utilizando una construcción en donde la transcripción está controlada por el promotor USP y el polipéptido traducido de la transcripción resultante está operativamente ligado al péptido de direccionamiento mitocondrial. La Tabla 12 muestra los datos de biomasa e índice de salud obtenidos de plantas Arabidopsis transformadas con esta construcción y probadas bajo condiciones de limitación de agua.
Tabla 12 Gen Direcci Medició Nombre % Valo N° de N° de N° de onami n de de r p Event Evento Eventos ento Control Ca os s Negativo mb Positiv s io os Biomas YBR2 10, 0,00 Mito a en el MTXC24 7 6 1 22C 55 62 día 20 Biomas YBR2 8,4 0,01 Mito a en el MTXC24 7 4 3 22C 3 34 día 27 YBR2 Índice 5,2 0,10 Mito MTXC24 7 5 2 22C de salud 7 15 Biomas Super YBR2 34, 0,00 Mito a en el Combina 7 7 0 22C 10 00 día 20 ción Biomas Super YBR2 13, 0,00 Mito a en el Combina 7 5 2 22C 28 01 día 27 ción YBR2 Indice Super 16, 0,00 Mito 7 7 0 22C de salud Combina 39 00 La Tabla 12 muestra que las plantas Arabidopsis que expresan YBR222C (SEQ ID NO:24) eran considerablemente más grandes que las plantas de control cuando las plantas se cultivaron bajo condiciones de limitación de agua. La Tabla 12 también muestra que la mayoría de los eventos transgénicos independientes eran mayores que los controles. Además, esta construcción incrementó considerablemente la cantidad de color verde de las plantas cuando se cultivaron bajo condiciones de limitación de agua. La mayor cantidad de color verde indica que las plantas produjeron más clorofila o tenían menos degradación de clorofila durante el estrés que las plantas de control.
H. Histona H4 El gen YNL030W (SEQ ID NO:40), que codifica una histona H4, se expresó en Arabidopsis utilizando una construcción en donde la transcripción está controlada por el promotor USP y el polipéptido traducido de la transcripción resultante está operativamente ligado a un péptido de direccionamiento mitocondrial. La Tabla 13 muestra los datos de biomasa e índice de salud obtenidos de plantas Arabidopsis transformadas con esta construcción y probadas bajo condiciones de buena irrigación.
Tabla 13 Gen Direcci Medició Nombre % Valo N° de N° de N° de onami n de de r p Event Evento Evento ento Control Ca os s s mbi Positiv Negati 0 os os YNLO Índice 0,05 Mito TXC24 7,82 6 4 2 30W de salud 21 YNLO Indice 10,2 0,00 Mito MTXC24 6 5 1 30W de salud 8 23 Biomas YNLO 0,03 Mito a en el MTXC24 6 0 6 30W 6,06 03 día 17 Biomas YNLO 29,5 0,00 Mito a en el MTXC24 6 6 0 30W 0 00 día 17 Biomas YNLO 0,00 Mito a en el MTXC24 6 1 5 30W 6,73 89 día 21 Biomas YNLO 20,7 0,00 Mito a en el MTXC24 6 5 1 30W 8 00 día 21 Super YNLO índice 0,27 Mito Combina 4,76 6 4 2 30W de salud 04 ción Super YNLO índice 0,88 Mito Combina 0,50 6 2 4 30W de salud 30 ción Biomas Super YNLO 0,02 Mito a en el Combina 7,30 6 5 1 30W 81 día 17 ción Biomas Super YNLO 13,1 0,00 Mito a en el Combina 6 5 1 30W 4 00 día 17 ción Biomas Super YNLO 0,15 Mito a en el Combina 4,15 6 5 1 30W 83 día 21 ción Biomas Super YNLO 0,00 Mito a en el Combina 9,31 6 5 1 30W- 17 día 21 ción La Tabla 13 muestra que las plantas Arabidopsis que expresan YNL030W (SEQ ID NO:40) eran en general, considerablemente más grandes que las plantas de control cuando las plantas recibieron buena irrigación. La Tabla 13 también muestra que la mayoría de los eventos transgénicos independientes eran mayores que los controles. Además, esta construcción incrementó considerablemente la cantidad de color verde de las plantas cuando se cultivaron bajo condiciones de buena irrigación y se compararon con el control MTXC24. La mayor cantidad de color verde indica que las plantas produjeron más clorofila o tenían menos degradación de clorofila durante el estrés que las plantas de control.
I. Proteína integral de membrana SYM1 La proteína integral de membrana denominada YLR251W (SEQ ID NO:45) se expresó en Arabidopsis utilizando una construcción en donde la expresión de la proteína integral de membrana del tipo SYM1 está controlada por el promotor USP, Super o PCUbi y la proteína integral de membrana está dirigida a la cloroplastos. La Tabla 14 muestra los datos de biomasa e índice de salud obtenidos de las plantas Arabidopsis transformadas con estas construcciones y probadas bajo condiciones de limitación de agua (CD) y buena irrigación (WW).
Tabla 14 Tipo Gen Promot Direc Medici % de Valo N° de N° N° de or ciona ón Cam r p Event de de Ensa mient bio os Eve Eve yo o ntos ntos Posi Neg tivos ativo s CD YLR Bioma 0,00 251 PCUbi Chlor sa Día 35,6 6 6 0 0 W 20 Tipo Gen Promot Direc Medici % de Valo N° de N° N° de or ciona ón Cam r p Event de de Ensa mient bio os Eve Eve yo 0 ntos ntos Posi Neg tivos ativo s CD YLR Chlor Bioma 0,00 251 PCUbi sa Día 26,3 6 6 0 0 W 27 CD YLR Chlor Índice 0,03 251 PCUbi de 8,3 6 3 3 7 W salud CD YLR Chlor Bioma 0,00 251 Super sa Día -20,4 6 1 5 0 W 20 CD YLR Chlor Bioma 0,00 251 Super sa Día -20,4 6 1 5 0 W 27 CD YLR Chlor Índice 0,00 251 Super de -15,4 6 1 5 0 W salud CD YLR Chlor Bioma 0,00 251 USP sa Dia 12,5 7 5 2 3 W 20 CD YLR Chlor Bioma 251 USP sa Día 2,2 NS 7 4 3 W 27 CD YLR Chlor Indice 0,00 251 USP de 10,5 7 5 2 7 W salud Tipo Gen Promot Direc Medici % de Valo N° de N° N° de or ciona ón Cam r p Event de de Ensa mient bio os Eve Eve yo 0 ntos ntos Posi Neg tivos ativo s WW YLR Chlor Bioma 0,00 251 PCUbi sa Día 32,7 6 6 0 0 W 17 WW YLR Chlor Bioma 0,00 251 PCUbi sa Día 27,4 6 6 0 0 W 21 WW YLR Chlor Indice 251 PCUbi de 0,5 NS 6 4 2 W salud WW YLR Chlor Bioma 0,00 251 Super sa Día -26,2 6 0 6 0 W 17 WW YLR Chlor Bioma 0,00 251 Super sa Día -17,4 6 0 6 0 W 21 La Tabla 14 muestra que las plantas transgénicas que expresan el gen YLR251W (SEQ ID NO:62) bajo el control del promotor PCUbi (SEQ ID NO: 102) o USP (SEQ ID NO:104)con direccionamiento a plástidos eran considerablemente más grandes bajo condiciones de sequía o buena irrigación que las plantas de control que no expresaron el gen YLR251W (SEQ ID NO:45). En estos experimentos, todos o la mayoría de los eventos transgénicos independientes con estos dos promotores eran mayores que los controles en medio ambiente de sequía cíclica. Según resulta de la observación que las plantas transgénicas eran mayores que el control bajo condiciones de sequía cíclica, la presencia de la proteína SYM1 en el plástido, cuando se expresó utilizando los promotores USP o PCUbi, dio como resultado una mejora en la eficiencia de transporte y una reducción en los efectos perjudiciales debido a la pérdida de agua.
La Tabla 14 muestra que las plantas transgénicas que expresan el gen YLR251W (SEQ ID NO:45) bajo el control del Super promotor con direccionamiento a plástidos eran considerablemente más pequeñas bajo condiciones de buena irrigación o de sequía que las plantas de control que no expresaron el gen YLR251 W (SEQ ID NO:45). Estos resultados indicaron que la expresión de YLR251W (SEQ ID NO:45) proporcionada por PCUbi y USP es importante para la función de YLR251 W (SEQ ID NO:45).
J. Subunidad H de la bomba de protones vacuolar La proteína de subunidad H de la bomba de protones vacuolar denominada YPR036W (SEQ ID NO:58) se expresó en Arabidopsis utilizando una construcción en donde la expresión de la proteína de subunidad H de la bomba de protones vacuolar está controlada por el promotor USP y la proteína de subunidad H de la bomba de protones vacuolar está dirigida a la mitocondria. La Tabla 15 muestra los datos de biomasa e índice de salud obtenidos de plantas Arabidopsis transformadas con estas construcciones y probadas bajo condiciones de buena irrigación.
Tabla 15 Tipo Gen Direc Medición % de Valor p N° de N° de N° de ciona Cam Evento Event de Ensa mient bio s os Even yo 0 Positi tos vos Nega tivos CD YPR03 Biomasa 6W Mito Día 20 21 ,3 0,000 7 6 1 Tipo Gen Direc Medición % de Valor p N° de N° de N° de ciona Cam Evento Event de Ensa mient bio s os Even yo 0 Positi tos vos Nega tivos CD YPR03 Biomasa 6W Mito Día 27 17,2 0,000 7 6 1 CD YPR03 Índice de 6W Mito salud 14,3 0,000 7 7 0 WW YPR03 Biomasa 6W Mito Día 17 · -12,5 0,000 7 3 4 ww YPR03 Biomasa 6W Mito Día 21 -6,9 0,002 7 3 4 WW YPR03 Índice de 6W Mito salud 6,5 NS 7 6 1 La Tabla 15 muestra que las plantas transgénicas que expresan el gen YPR036W (SEQ ID NO:58) bajo el control del promotor USP con direccionamiento a la mitocondria eran considerablemente más grandes y más saludables bajo condiciones de sequía que las plantas de control que no expresaron el gen YPR036W (SEQ ID NO:58). En estos experimentos, la mayoría de los eventos transgénicos independientes con direccionamiento a mitocondria eran más grandes y más saludables que los controles en el medio ambiente sequía cíclica. Según resulta de la observación que las plantas transgénicas eran más grandes y más saludables que el control bajo condiciones de sequía cíclica, la presencia de la proteína de subunidad H de ATPasa del tipo V en la mitocondria dio como resultado una mejora en la eficiencia de transporte y una reducción en los efectos perjudiciales debido a la pérdida de agua.
Subunidad alfa de F-ATPasa El gen SLL1326 de subunidad alfa de F-ATPasa (SEQ ID NO:62) se expresó en Arabidopsis bajo el control del promotor PCUbi y dirigido al plástido y mitocondria o plástido. La Tabla 16 muestra los datos de biomasa e índice de salud obtenidos de las plantas Arabidopsis transformadas con estas construcciones y probadas bajo condiciones de sequía cíclica.
Tabla 16 La Tabla 16 muestra que las plantas transgénicas que expresan el gen SLL1326 bajo el control del promotor PCUbi con direccionamiento a la mitocondria eran considerablemente más grandes bajo condiciones de sequía que las plantas de control que no expresaron el gen SLL1326. En estos experimentos, la mayoría de los eventos transgénicos independientes con direccionamiento mitocondrial eran más grandes que los controles en medio ambiente de sequía cíclica. Según resulta de la observación que las plantas transgénicas eran mayores que el control bajo condiciones de sequía cíclica, la presencia de la proteína de subunidad alfa de F-ATPasa en la mitocondria dio como resultado una mejora en la eficiencia de transporte y una reducción en los efectos perjudiciales debido a la pérdida de agua.
La Tabla 16 muestra que las plantas transgénicas que expresan el gen SLL1326 bajo el control del promotor PCUbi con direccionamiento a los plástidos eran considerablemente más pequeñas y menos saludables bajo condiciones de sequía que las plantas de control que no expresaron el gen SLL1326. La Tabla 16 muestra los datos de biomasa e índice de salud obtenidos de las plantas Arabidopsis transformadas con estas construcciones y probadas bajo condiciones de limitación de agua.
L. Subunidad beta de F-ATPasa El gen SLR1329de subunidad beta de F-ATPasa (SEQ ID NO:66) se expresó en Arabidopsis bajo el control del promotor PCUbi y dirigido a plástidos o mitocondria. La Tabla 17 muestra los datos de biomasa e índice de salud obtenidos de las plantas Arabidopsis transformadas con estas construcciones y probadas bajo condiciones de sequía cíclica o buena irrigación.
Tabla 17 Tipo Gen Direcci Medici % de Valor N° de N° de N° de de onami ón Cam P Event Eventos Evento Ensa ento bio os Positivos s yo Negativ os CD Bioma slr13 sa Día 29 Mito 20 12,8 0,000 6 5 1 Tipo Gen Direcci Medid % de Valor N° de N° de N° de de onami ón Cam P Event Eventos Evento Ensa ento bio os Positivos s yo Negativ os CD Bioma slr13 sa Día 29 Mito 27 7,8 0,026 6 4 2 CD Índice slr13 de 29 Mito salud 8,1 0,010 6 5 1 CD Chlor Bioma slr13 sa Día 29 20 -34,8 0,000 6 0 6 CD Chlor Bioma slr13 sa Día 29 27 -17,5 0,000 6 0 6 CD Chlor Índice slr13 de 29 salud -15,9 0,000 6 1 5 WW Chlor Bioma slr13 sa Día 29 17 -13,7 0,000 5 1 4 WW Chlor Bioma slr13 sa Día 29 21 -9,9 0,000 5 0 5 WW Chlor índice slr13 de 29 salud 0,2 NS 5 2 3 La Tabla 17 muestra que las plantas transgénicas que expresan el gen SLR1329 (SEQ ID NO:66) bajo el control del promotor PCUbi con direccionamiento a la mitocondria eran considerablemente más grandes y más saludables bajo condiciones de sequía que las plantas de control que no expresaron el gen SLR1329 (SEQ ID NO:66). En estos experimentos, la mayoría de los eventos transgénicos independientes con direccionamiento a mitocondria eran más grandes que los controles en medio ambiente de sequía cíclica. Según resulta de la observación que las plantas transgénicas eran mayores que el control bajo condicion is de sequía cíclica, la presencia de la proteína de subunidad beta de F-ATPasa en la mitocondria dio como resultado una mejora en la eficiencia de transporte y una reducción en los efectos perjudiciales debido a la pérdida de agua.
La Tabla 17 muestra que las plantas transgénicas que expresan el gen SLR1329 (SEQ ID NO:66) bajo el control del promotor PCUbi con direccionamiento a los plástidos eran considerablemente más pequeñas bajo condiciones de sequía y buena irrigación, considerablemente menos saludables bajo condiciones de sequía que las plantas de control que no expresaron el gen SLR1329 (SEQ ID NO:66).
M. Transportador ABC El gen SLR0977 del transportador ABC (SEQ ID NO:68) se expresó en Arabidopsis bajo el control del promotor PCUbi y dirigido a la mitocondria. La Tabla 18 muestra los datos de biomasa e índice de salud obtenidos de las plantas Arabidopsis transformadas con esta construcción y probadas bajo condiciones de sequía cíclica y buena irrigación.
Tabla 18 Tipo Gen Direcci Medición % de Valo N° de N° de N° de de onami Cambi r p Event Event Even Ensa ento 0 os os tos yo Positi Nega vos tivos Tipo Gen Direcci Medición % de Valo N° de N° de N° de de onami Cambi r p Event Event Even Ensa ento 0 os os tos yo Positi Nega vos tivos CD slr09 Biomasa 0,00 77 Mito Día 20 14,3 0 6 6 0 CD slr09 Biomasa 0,00 77 Mito Día 27 12,1 0 6 5 1 CD slr09 Indice de 77 Mito salud 4,5 NS 6 5 1 WW slr09 Biomasa 77 Mito Día 17 -0,2 NS 6 3 3 WW slr09 Biomasa 77 Mito Día 21 -2,6 NS 6 2 4 WW slr09 Indice de 0,01 77 Mito salud 9,0 0 6 5 1 La Tabla 18 muestra que las plantas transgénicas que expresan el gen SLR0977 bajo el control del promotor PCUbi con direccionamiento a la mitocondria eran considerablemente más grandes bajo condiciones de sequía que las plantas de control que no expresaron el gen SLR0977. En estos experimentos, todos o la mayoría de los eventos transgénicos independientes con direccionamiento a mitocondria eran más grandes que los controles en medio ambiente de sequía cíclica. Según resulta de la observación que las plantas transgénicas eran mayores que el control bajo condiciones de sequía cíclica, la presencia de la proteína del transportador ABC en la mitocondria dio como resultado una mejora en la eficiencia de transporte y una reducción en los efectos perjudiciales debido a la pérdida de agua.
N. PsaK El gen SSR0390 de PsaK (SEQ ID NO:69) se expresó en Arabidopsis bajo el control del promotor PcUbi y dirigido al plástido. La Tabla 19 muestra los datos de biomasa e índice de salud obtenidos de las plantas Arabidopsis transformadas con estas construcciones y probadas bajo condiciones de sequía cíclica.
Tabla 19 La Tabla 19 muestra que las plantas transgénicas que expresan el gen ssr0390 con direccionamiento al plástido eran considerablemente más grandes bajo condiciones de buena irrigación que las plantas de control que no expresaron el gen ssr0390. En estos experimentos, la mayoría de los eventos transgénicos independientes con direccionamiento a plástido eran más grandes que los controles en medio ambiente de sequía cíclica. Según resulta de la observación que las plantas transgénicas eran mayores que el control bajo condiciones de sequía cíclica, la presencia de la proteína PsaK proteína en el plástido dio como resultado una mejora en la eficiencia fotosintética y una reducción en los efectos perjudiciales debido a la pérdida de agua.
O. Ferredoxina (PetF) El gen sll1382 de la ferredoxina (PetF) (SEQ ID NO:71 ) se expresó en Arabidopsis utilizando dos construcciones diferentes, una bajo el control del promotor PcUbi y dirigido a la mitocondria, y I segunda con el mismo promotor dirigido al plástido. La Tabla 20 muestra los datos de biomasa e índice de salud obtenidos de las plantas Arabidopsis transformadas con estas construcciones y probadas bajo condiciones de sequía cíclica y buena irrigación.
Tabla 20 Diré Tipo ccio Cambio Event Evento Event de nam s en os s os Ensa ient Porcent Valor Válido Positiv Negati yo Gen 0 Rasgo aje P s os vos SII13 WW 82 Mito Día 17 32,5 0,00 6 6 0 WW SII13 82 Mito Día 21 19,2 0,00 6 6 0 WW SII13 Indice de 82 Mito salud 0,2 NS 6 2 4 WW SII13 Chlo 82 r Día 17 0,6 NS 6 3 3 WW SII13 Chlo 82 r Día 20 1 ,0 NS 6 3 3 WW SII13 Chlo índice de 82 r salud -0,7 NS 6 3 3 SII13 CD 82 Mito Día 20 -0,3 NS 7 4 3 CD SII13 82 Mito Día 27 -11 ,3 0,00 7 1 6 CD SII138 Indice de 2 Mito salud 4,0 NS 7 5 2 CD SII138 Chlo 2 r Día 20 -31 ,7 0,00 6 0 6 CD SII138 Chlo 2 r Día 27 -13,8 0,00 6 0 6 CD SII138 Chlo Índice de 2 r salud -8,1 0,00 6 0 6 La Tabla 20 muestra que las plantas transgénicas que expresan el gen sll1382 con direccionamiento a la mitocondria eran considerablemente más grandes bajo condiciones de buena irrigación que las plantas de control que no expresaron el gen sll1382. Bao condiciones de limitación de agua, las plantas transgénicas eran considerablemente más pequeñas que los controles cuando se midieron en el día 27, y no eran considerablemente diferentes en otros puntos de tiempo medidos o en índice de salud.
La Tabla 20 muestra que las plantas transgénicas que expresan el gen sll1382 con direccionamiento al plástido eran considerablemente más pequeñas bajo condiciones de limitación de agua que las plantas de control que no expresaron el gen sll1382. Adicionalmente, estas plantas transgénicas tenían menor puntajes de índice de salud respecto del control en condiciones de limitación de agua. En condiciones de buena irrigación, las plantas transgénicas que expresan el gen sll1382 con direccionamiento al plástido no fueron considerablemente diferentes de los controles en la biomasa o índice de salud. En estos experimentos, la mayoría de los eventos transgénicos independientes con direccionamiento mitocondrial eran más grandes que los controles en cualquiera de los medio ambientes con agua.
Estas observaciones son consistentes con los informes previos que indican que la ferredoxinas no mejoró el crecimiento de la planta cuando se dirigió a plástidos en las plantas transgénicas. Según resulta de la observación que las plantas transgénicas eran mayores que los plantas de control cuando la proteína ferredoxina se dirigió a la mitocondria, la presencia de la proteína ferredoxina en la mitocondria dio como resultado una mejora en la eficiencia del transporte de electrones.
P. Flavodoxina El gen sll0248de flavodoxinas (SEQ ID NO:77) se expresó en Arabidopsis utilizando dos construcciones diferentes bajo el control del promotor PcUbi y dirigido a la mitocondria, o al plástido. La Tabla 21 muestra los datos de biomasa e índice de salud obtenidos de las plantas Arabidopsis transformadas con estas construcciones y probadas bajo condiciones de sequía cíclica y buena irrigación.
Tabla 21 La Tabla 21 muestra que las plantas transgénicas que expresan el gen sll0248 con direccionamiento al plástido eran considerablemente más grandes bajo condiciones de buena irrigación que las plantas de control que no expresaron el gen sll0248. Las plantas transgénicas que expresan el gen SII0248 con direccionamiento subcelular a la mitocondria eran considerablemente más pequeñas bajo condiciones de buena irrigación en los días 17 que las plantas de control que no expresaron el gen SII0248, pero no eran considerablemente diferentes en los días 21 de las plantas de control que no expresaron el gen SII0248 bajo las mismas condiciones. El índice de salud de las plantas transgénicas que expresan cualiera de las construcciones no fue considerablemente diferente de los controles. En estos experimentos, la mayoría de los eventos transgénicos independientes con direccionamiento a plástidos eran más grandes que los controles en cualquiera de los medio ambientes con agua y aquellos con direccionamiento mitocondrial eran más pequeños que los controles en el medio ambiente con buena irrigación.
Según resulta de la observación que las plantas transgénicas eran mayores que el control bajo condiciones de sequía cíclica, la presencia de la proteína flavodoxina en el plástido dio como resultado una mejora en la eficiencia fotosintética y una reducción en los efectos perjudiciales debido a la pérdida de agua.
Q. PsaF El gen SLL0819 de PsaF (SEQ ID NO:79) se expresó en Arabidopsis utilizando dos construcciones diferentes bajo el control del promotor PcUbi y dirigido a la mitocondria, o se dirigió al plástido. La Tabla 22 muestra los datos de biomasa e índice de salud obtenidos de las plantas Arabidopsis transformadas con estas construcciones y probadas bajo condiciones de sequía cíclica y buena irrigación.
Tabla 22 Tipo Gen Direcci Rasgo Cambio Valo Evento Event Eve de onami s en r p s os ntos Ensa ento Porcent Válido Positi Neg yo aje s vos ativ os ww SII0819 Mito Día 17 -1 ,8 NS 6 3 3 ww SII0819 Mito Día 21 -1 ,0 NS 6 2 4 ww Indice de SII0819 Mito salud 0,1 NS 6 3 3 ww SII0819 Chlor Día 17 22,4 0,00 5 5 0 ww SII0819 Chlor Día 21 21 ,2 0,00 5 5 0 ww Chlor Indice de SII0819 salud -0,3 NS 5 1 4 La Tabla 22 muestra que las plantas transgénicas que expresan el gen ssr0390 con direccionamiento al plástido eran considerablemente más grandes bajo condiciones de buena irrigación que las plantas de control que no expresaron el gen sll0819. En estos experimentos, la mayoría de los eventos transgénicos independientes con direccionamiento a plástidos eran más grandes que los controles en el medio ambiente de sequía cíclica. Según resulta de la observación que las plantas transgénicas eran mayores que el control bajo condiciones de sequía cíclica, la presencia de la proteína PsaK en el plástido dio como resultado una mejora en la eficiencia fotosintética y una reducción en los efectos perjudiciales debido a la pérdida de agua.
R. PetJ El gen SLL1796 de PetJ (SEQ ID NO:89) se expresó en Arabidopsis utilizando dos construcciones diferentes bajo el control del promotor PcUbi y dirigido a la mitocondria, o se dirigió al plástido. La Tabla 23 muestra los datos de biomasa e índice de salud obtenidos de las plantas Arabidopsis transformadas con estas construcciones y probadas bajo condiciones de sequía cíclica y buena irrigación.
Tabla 23 Tipo Cambio Event Event Event de Direcci s en os os os Ensa onami Porcent Valo Válid Positi Nega yo Gen ento Rasgo aje r p os vos tivos 0,00 CD SII1796 Mito Día 20 12,1 1 7 6 1 0,00 CD SII1796 Mito Día 27 9,9 3 7 5 2 Indice de CD SII1796 Mito salud 0,7 NS 7 5 2 Chlor 0,00 CD SII1796 Día 20 -20,7 0 4 0 4 CD SII1796 Chlor Día 27 -8,1 NS 4 1 3 Chlor índice de 0,01 CD SII1796 salud -9,7 6 4 0 4 Chlor 0,00 ww SII1796 Día 17 -20,5 0 5 0 5 Chlor 0,00 ww SII1796 Día 21 -15,8 0 5 0 5 Chlor Indice de ww SII1796 salud 0,3 NS 5 2 3 La Tabla 23 muestra que las plantas transgénicas que expresan el gen sll1796 con direccionamiento a la mitocondria eran considerablemente más grandes bajo condiciones de limitación de agua que las plantas de control que no expresaron el gen sll1796. No existe variación entre las plantas transgénicas que contienen el gen sll1796, debido a los diferentes sitios de inserción de ADN y otros factores que impactan el nivel o patrón de expresión génica. El índice de salud era similar entre las plantas transgénicas y de control. En estos experimentos, la mayoría de los eventos transgénicos independientes eran mayores que los controles.
La Tabla 23 muestra que las plantas transgénicas que expresan el gen sll1796 con direccionamiento subcelular al plástido eran considerablemente más pequeñas bajo condiciones de limitación de agua y buena irrigación que las plantas de control que no expresaron el gen sll1796. En estos experimentos, todos los eventos transgénicos independientes eran más pequeños que los controles.
Según resulta de la observación que las plantas transgénicas eran mayores que los plantas de control cuando la proteína PetJ se dirigió a la mitocondria, la presencia de la proteína PetJ en la mitocondria dio como resultado una mejora en la eficiencia del transporte de electrones mitocondrial.
S. PsbW El gen SLR1739 de PsbW (SEQ ID NO:91) se expresó en Arabidopsis utilizando dos construcciones diferentes bajo el control del promotor PcUbi y dirigido a la mitocondria o dirigido al plástido. La Tabla 24 muestra los datos de biomasa e índice de salud obtenidos de las plantas Arabidopsis transformadas con estas construcciones y probadas bajo condiciones de sequía cíclica y de buena irrigación.
Tabla 24 Tipo Gen Di rece Rasgo Camb Valo Event Evento Event de ionam ios en r p os s os Ens iento Porce Válid Positiv Nega ayo ntaje os os tivos slr173 0,00 CD 9 Mito Día 20 17,1 0 7 6 1 slr173 0,00 CD 9 Mito Día 27 13,4 0 7 6 1 slr173 Indice de CD 9 Mito salud 3,0 NS 7 5 2 slr173 0,00 WW 9 Mito Día 17 13,7 0 8 7 1 slr173 0,01 WW 9 Mito Día 21 5,6 4 8 7 1 slr173 Indice de WW 9 Mito salud 0,7 NS 8 5 3 La Tabla 24 muestra que las plantas transgénicas que expresan el gen slr1739 eran considerablemente más grandes bajo condiciones de limitación de agua y buena irrigación que las plantas de control que no expresaron el gen slr1739. E índice de salud era similar entre las plantas transgénicas y de control bajo condiciones de limitación de agua y buena irrigación. En estos experimentos, la mayoría de los eventos transgénicos independientes eran más grandes que los controles en cualquiera de los medio ambientes con agua.
Según resulta de la observación que las plantas transgénicas eran mayores que los plantas de control cuando la proteína PsbW se dirigió a la mitocondria, la presencia de la proteína PsbW en la mitocondria dio como resultado una mejora en la eficiencia de transporte de electrones en ambas condiciones de sequía y buena irrigación.
T. CobA (CysG) El gen SLL0378 de Uroporfirina-lll C- metiltransferasa (SEQ ID NO:93) se expresó en Arabidopsis utilizando dos construcciones diferentes bajo el control del promotor PcUbi y dirigido a la mitocondria o dirigido al plástido. La Tabla 25 muestra datos de la biomasa e índice de salud obtenidos de las plantas Arabidopsis transformadas con estas construcciones y probadas bajo condiciones de sequía cíclica y buena irrigación.
Tabla 25 Tipo Gen Di rece Rasgo Camb Valor Event Event Eve de ionam ios en P os os ntos Ens iento Porce Válido Positiv Neg ayo ntaje s os ativ os SII037 CD 8 Mito Día 20 -16,1 0,000 6 2 4 SII037 CD 8 Mito Día 27 -10,6 0,005 6 2 4 SII037 Indice de CD 8 Mito salud -12,6 0,003 6 1 5 SII037 Chlor CD 8 Día 20 8,1 0,041 5 3 2 SII037 Chlor CD 8 Día 27 10,4 0,004 5 3 2 SII037 Chlor Indice de CD 8 salud 8,9 0,024 5 4 1 SII037 WW 8 Mito Día 17 -15,6 0,001 6 2 4 SII037 WW 8 Mito Día 21 -21 ,5 0,000 6 2 4 SII037 Indice de WW 8 Mito salud 28,0 0,000 6 5 1 SII037 Chlor WW 8 Día 17 10,1 0,000 5 4 1 SII037 Chlor WW 8 Día 21 6,1 0,005 5 4 1 SII037 Chlor Indice de WW 8 salud -1 ,4 NS 5 1 4 La Tabla 25 muestra que las plantas transgénicas que expresan el gen SII0378 con direccionamiento al plástido eran considerablemente más grandes bajo condiciones de limitación de agua y de buena irrigación que las plantas de control que no expresaron el gen SII0378. Además, las plantas transgénicas cultivadas bajo condiciones de limitación de agua eran de color verde más oscuro que los controles según lo mostrado por el incremento en el índice de salud. Esto sugiere que las plantas produjeron más clorofila o tenían menos degradación de clorofila durante el estrés que las plantas de control.
La Tabla 25 muestra que las plantas transgénicas que expresan el gen SII0378 con direccionamiento a la mitocondria eran considerablemente más pequeñas bajo condiciones de limitación de agua y de buena irrigación que las plantas de control que no expresaron el gen sll0378. Adicionalmente, estas plantas transgénicas tenían menores puntajes de índice de salud con respecto al control en condiciones de limitación de agua, pero mayores puntajes de índice de salud en condiciones de buena irrigación. En estos experimentos, la mayoría de los eventos transgénicos independientes con direccionamiento a plástidos eran más grandes que los controles en cualquiera de los medio ambientes con agua.
Según resulta de la observación que las plantas transgénicas eran mayores que los plantas de control cuando la proteína CobA se dirigió al plástido, pero no cuando la misma se dirigió a la mitocondria, la presencia de la proteína CobA en el plástido dio como resultado una mejora en la capacidad del sistema cosecha luz y una transferencia de energía más eficiente a los fotosistemas.
U. Precorrina-8w decarboxilasa (CbiT, CobL) El gen SII1368 de precorrina-8w decarboxilasa (SEQ ID NO:95) se expresó en Arabidopsis bajo el control del promotor PcUbi con ningún direccionamiento subcelular. La Tabla 26 muestra los datos de biomasa e índice de salud obtenidos de las plantas Arabidopsis transformadas con estas construcciones y probadas bajo condiciones de sequía cíclica y buena irrigación.
Tabla 26 Tipo Gen Direcci Ras Cambios Val Event Eventos Event de onami go en or os Positivo os Ensay ento Porcentaj P Válid s Nega 0 e os tivos Ningún Día 0.0 CD slr1368 0 20 12.7 00 6 6 0 Ningún Día 0.0 CD slr1368 0 27 7.6 17 6 5 1 Ningún Indi 0.0 CD slr1368 0 ce 7.7 04 6 6 0 La Tabla 26 muestra que las plantas transgénicas que expresan el gen slr1368 eran considerablemente más grandes bajo condiciones de limitación de agua que las plantas de control que no expresaron el gen slr1368. Además, las plantas transgénicas cultivadas bajo condiciones de limitación de agua eran de color verde más oscuro que los controles según lo mostrado por el incremento en el índice de salud. Esto sugiere que las plantas produjeron más clorofila o tenían menos degradación de clorofila durante el estrés que las plantas de control. En estos experimentos, la mayoría de los eventos transgénicos independientes eran más grandes que los controles en el medio ambiente con limitación de agua.
Las plantas transgénicas que expresan el gen slr1368 cultivadas bajo condiciones de buena irrigación no fueron considerablemente diferentes de los controles en la biomasa o índice de salud.
Según resulta de la observación que las plantas transgénicas eran mayores que las plantas de control, la presencia de la proteína CbiT dio como resultado una mejora en la capacidad del sistema cosecha luz y una transferencia de energía más eficiente a los fotosistemas.
V. Precorrina-6y c5,15-metiltransferasa (CobL, CbiE/CbiT) descarboxilante El gen SII0099 de precorrina-6y c5, 15-metiltransferasa descarboxilante (SEQ ID NO:97) se expresó en Arabidopsis utilizando dos construcciones diferentes bajo el control del promotor PcUbi y dirigido a la mitocondria o con ningún direccionamiento. La Tabla 27 muestra los datos de biomasa e índice de salud obtenidos de las plantas Arabidopsis transformadas con estas construcciones y probadas bajo condiciones de sequía cíclica y buena irrigación.
Tabla 27 Tipo Gen Direc Rasgo Cambi Valor Event Evento Event de ciona os en P os s os Ensa mient Porcen Válid Positiv Nega yo 0 taje os os tivos SII009 WW 9 Mito Día 17 1 1.1 0.000 6 5 1 SII009 ww 9 Mito Día 21 5.7 0.008 6 5 1 SII009 Indice de WW 9 Mito salud 3.1 NS 6 4 2 SII009 CD 9 Mito Día 20 13.4 0.000 6 5 1 SII009 CD 9 Mito Día 27 2.1 NS 6 3 3 SII009 Indice de CD 9 Mito salud 13.3 0.000 6 5 1 SII009 Ningu CD 9 no Día 20 23.4 0.000 7 7 0 SII009 Ningu CD 9 no Día 27 7.9 0.046 7 4 3 SII009 Ningu Indice de CD 9 no salud 16.2 0.000 7 6 1 La Tabla 27 muestra que las plantas transgénicas que expresan el gen sll0099 con direccionamiento a mitocondria eran considerablemente más grandes bajo condiciones de limitación de agua y buena irrigación que las plantas de control que no expresaron el gen SII0099. Además, las plantas transgénicas cultivadas bajo condiciones de limitación de agua eran de color verde más oscuro que los controles según lo mostrado por el incremento en el índice de salud. Esto sugiere que las plantas produjeron más clorofila o tenían menos degradación de clorofila durante el estrés que las plantas de control. Las plantas transgénicas que expresan el gen sll0099 con ningún direccionamiento eran también considerablemente más grandes y tenían mayores puntajes de índice de salud bajo condiciones de limitación de agua que los controles. En estos experimentos, la mayoría de los eventos transgénicos independientes eran más grandes que los controles en su ambiente.
Según resulta de la observación que las plantas transgénicas eran mayores que las plantas de control, la presencia de la proteína CobL dio como resultado una mejora en la capacidad del sistema de cosecha luz y una transferencia de energía más eficiente a los fotosistemas.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Una planta transgénica transformada con un cásete de expresión caracterizada porque comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito a plástidos; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido psaF de subunidad III del centro de reacción del fotosistema I que posee una secuencia firma PSI_PsaF que comprende una secuencia firma PSI_PsaF seleccionada del grupo que consiste en los aminoácidos 3 a 158 de la SEQ ID NO:80; aminoácidos 43 a 217 de la SEQ ID NO:82; aminoácidos 46 a 220 de la SEQ ID NO:84; aminoácidos 50 a 224 de la SEQ ID NO:86; y aminoácidos 50 a 224 de la SEQ ID NO:88; en donde la planta transgénica demuestra rendimiento incrementado en comparación con una planta del tipo salvaje de la misma variedad que no comprende el cásete de expresión.
2. La planta transgénica de la reivindicación 1 , caracterizada porque el polipéptido comprende los aminoácidos 1 a 217 de la SEQ ID NO:82; aminoácidos 1 a 220 de la SEQ ID NO:84; aminoácidos 1 a 224 de la SEQ ID NO:86; o aminoácidos 1 a 224 de la SEQ ID NO:88.
3. La planta transgénica de la reivindicación 1 , caracterizada porque además se describe como una especie seleccionada del grupo que consiste en maíz, soja, algodón, cañóla, arroz, trigo, o caña de azúcar.
4. Una semilla caracterizado porque es de línea genéticamente pura para un transgen que comprende un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito a plástidos; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido psaF de subunidad III del centro de reacción del fotosistema I que pósese una secuencia firma PSI_PsaF que comprende una secuencia firma PSI_PsaF seleccionada del grupo que consiste en los aminoácidos 3 a 158 de la SEQ ID NO:80; aminoácidos 43 a 217 de la SEQ ID NO:82; aminoácidos 46 a 220 de la SEQ ID NO:84; aminoácidos 50 a 224 de la SEQ ID NO:86; y aminoácidos 50 a 224 de la SEQ ID NO:88.
5. La semilla de la reivindicación 4, caracterizada porque el polipéptido comprende los aminoácidos 1 a 217 de la SEQ ID NO:82; aminoácidos 1 a 220 de la SEQ ID NO:84; aminoácidos 1 a 224 de la SEQ ID NO:86; o aminoácidos 1 a 224 de la SEQ ID NO:88.
6. La planta transgénica de la reivindicación 1 , caracterizada porque además se describe como una especie seleccionada del grupo que consiste en maíz, soja, algodón, cañóla, arroz, o trigo.
7. Un método para incrementar el rendimiento de una planta, caracterizado porque el método que comprende los pasos de a) Transformar una célula de planta del tipo salvaje con un transgen que comprende un cásete de expresión que comprende, en asociación operativa, un polinucleótido aislado que codifica un promotor; un polinucleótido aislado que codifica un péptido de tránsito a plástidos; y un polinucleótido aislado que codifica un polipéptido psaF de subunidad III del centro de reacción del fotosistema I que posee una secuencia firma PSI_PsaF que comprende una secuencia firma PSI_PsaF seleccionada del grupo que consiste en los aminoácidos 3 a 158 de la SEQ ID NO:80; aminoácidos 43 a 217 de la SEQ ID NO:82; aminoácidos 46 a 220 de la SEQ ID NO:84; aminoácidos 50 a 224 de la SEQ ID NO:86; y aminoácidos 50 a 224 de la SEQ ID NO:88; b) regenerar plántulas transgénicas a partir de las células vegetales transformadas; y c) seleccionar las plantas transgénicas que demuestran rendimiento incrementado.
8. La semilla de la reivindicación 3, caracterizado porque el polipéptido comprende los aminoácidos 1 a 217 de la SEQ ID NO:82; aminoácidos 1 a 220 de la SEQ ID NO:84; aminoácidos 1 a 224 de la SEQ ID NO:86; o aminoácidos 1 a 224 de la SEQ ID NO:88.
9. El método de la reivindicación 8, caracterizado porque la planta es maíz, soja, algodón, cañóla, arroz, trigo, o caña de azúcar. RESUMEN Polinucleótidos que son capaces de aumentar el rendimiento de una planta transformada para contener dichos polinucleótidos. También métodos para utilizar dichos polinucleótidos y plantas transgénicas y productos agrícolas, incluyendo semillas, que contienen dichos polinucleótidos como transgenes.
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