KR101485825B1 - Gene Implicated in Salt Stress Tolerance and Transformed Plants with the Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배추(Brassica rapa ssp . pekinensis)로부터 분리된 내염성 관련 BrSSR(Brassica rapa Salt Stress Resistance) 유전자 및 형질전환 식물체에 관한 것이다.
The present invention relates to Chinese cabbage rapa ssp . related BrSSR ( Brassica rapa Salt Stress Resistance) gene and a transgenic plant isolated from wild-type pekinensis .
인류의 식량 부족 문제는 늘어나는 인구에 의하여 야기되어지고 있으며, 이를 극복하기 위하여 황무지의 개간과 간척지 사업 등을 통해 경작이 가능한 농경지를 늘리는 노력이 지속적으로 이루어지고 있다. 황무지와 간척지는 일반농지와 비교하여 비생물적 스트레스(abiotic stress)가 많이 존재하는데, 특히 토양 내 염류축적(salinization)이 심각하여 작물 생육에 악영향을 미친다. 높은 농도의 염류(salts)는 이온 스트레스(ion stress)와 삼투압 스트레스(osmotic stress)를 유발시키며, 이를 통하여 산화적인 스트레스(oxidative stress)와 영양장애 같은 2차 스트레스(secondary stress)를 초래한다고 알려져 있다. The problem of human food shortage is caused by an increasing population, and in order to overcome this problem, efforts are being made to increase arable land that can be cultivated through wasteland clearing and reclamation projects. Wasteland and reclaimed land have a lot of abiotic stresses compared with general farmland, especially salinization in soil, which adversely affects crop growth. High concentrations of salts are known to cause ion stress and osmotic stress and lead to secondary stresses such as oxidative stress and malnutrition .
전 세계적으로 약 9억 ha에 달하는 면적이 염(salt)에 의해 영향을 받고 있는 것으로 보고되어 있고, 특히, 농업에 있어 관개(irrigation)가 필수적인 국가들에게 염 집적은 작물의 수확량을 결정하는 매우 중요한 요인이다. Around 900 million hectares of land are reported to be affected by salt, especially for countries where irrigation is essential for agriculture. Salt accumulation is a very important factor that determines the yield of crops. It is an important factor.
작물의 생장을 억제하는 요인은 다양하게 있을 수 있으나, 가장 유력한 요인은 바로 체내 Na+ 이온 농도의 증가이다. 이에 식물들은 염 스트레스 환경에 적응하기 위해 Na+ 이온의 흡수 조절 기작, Na+ 이온을 물관 내에 보관했다가 다시 회수하는 기작, 뿌리에서 Na+ 이온의 외부 분출 기작, 액포 내로의 구획화 기작 등의 다양한 기작을 마련하고 있다. There are many factors that inhibit the growth of crops, but the most potent factor is the increase in Na + ion concentration in the body. The plants are different, such as compartmentalized mechanism into the Na + ion absorption control of the mechanism, Na + keep it said ions in a museum the mechanism for re-recovered, from the root, Na + out of the ion ejection mechanism, vacuoles to adapt to salt stress environment We are setting up a mechanism.
최근 세계적인 기후 변화로 인해 경작지에서의 토양 염 집적은 앞으로 20년 안에 현재 경작지 면적을 30%정도 감소시킬 것으로 예상되고, 2050년까지 50% 이상의 감소를 야기할 것으로 예상되고 있다. Recent global climate change is expected to result in a 30% reduction in current arable land area within 20 years and a further 50% reduction by 2050, over the next 20 years.
따라서, 미래 식량의 안정적인 공급 측면에서, 내염성 관련 유전자의 동정 및 기작 연구를 통한 작물의 내염성 향상은 식물 생명공학 연구 분야에서 최우선 과제로 다루어진다. 1941년 Lyon에 의해 처음으로 내염성 형질의 유전에 관한 연구가 시작된 이래, 지금까지 다양한 작물에서 다양한 저항성 유전자들이 발견 되고 있으며 그 발현 네트워크에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. Therefore, in terms of stable supply of food for the future, the identification of salt-related genes and improvement of salt tolerance of crops through the study of mechanisms are treated as the top priority in plant biotechnology research. Since the first study of the tolerance of salt resistance traits by Lyon in 1941, various resistance genes have been found in various crops and studies on its expression network have been actively carried out.
예를 들어, 보리의 LEA(late embryogenesis abundant) protein 유전자인 HVA1이 도입된 벼의 내염성 향상 연구, 벼의 OsCDPK7(rice calcium-dependent protein kinase) 유전자 과발현이 염 및 건조 스트레스 조건에서 벼의 생장 개선에 기여했다는 보고, 애기장대에서 세포막의 Na+/H+ 역수송체 유전자(salt overly sensitive 1, SOS1)의 과발현이 내염성을 향상시켰다는 보고, 벼의 DREB1(dehydration-responsive element-binding protein 1) 형태의 유전자(DREB1A, DREB1B)가 작물의 저온 저항성 개선에 매우 효과적이라는 보고 등이 있다. For example, an increase in salt tolerance of rice with HVA1, a late embryogenesis abundant protein (LEA) protein of barley, and an overexpression of rice rice-dependent protein kinase (OsCDPK7) (DREB1, dehydration-responsive element-binding protein 1 (DREB1)) in the Arabidopsis thaliana, the overexpression of Na + / H + (DREB1A, DREB1B) are very effective in improving the low temperature resistance of crops.
한편, 배추는 김치의 주재료로서 한국의 4대 채소 가운데 하나이며 유채 속(Brassica)에 포함되어 있다. 유채 속(Brassica)에는 유채, 겨자 등 산업적 경제성이 우수한 작물이 포함되어 있어 외국에서도 중요한 작물이다. 유채 속(Brassica) 작물은 토양 내 염류 축적(salinization)에 의한 피해에 민감하며, 이로 인한 생육장애로 수확량이 감소되어 농가와 소비자에게 막대한 피해를 줄 수 있다. On the other hand, Chinese cabbage is one of the four major vegetables of Korea as the main ingredient of kimchi and is included in the lacquer ( Brassica ). Rice (Brassica) is an important crop in foreign countries because it includes crops with excellent industrial economics such as oilseed rape, mustard. Brassica crops are susceptible to damage by salinization in the soil, resulting in reduced yields due to growth disturbances, which can be devastating to farmers and consumers.
이같이 염분 축적에 의한 농업생산성 저하는 심각한 수준으로 이러한 환경에 내성을 갖는 우량 품종의 개발이 식량자원의 안정적 확보에 매우 시급하게 필요한 실정이다.
The decrease in agricultural productivity due to salt accumulation is serious, and development of good varieties resistant to such environment is very urgent for securing stable food resources.
이에, 본 발명자들은 식물체의 내염성을 향상시킬 수 있는 유전자를 발굴하고자 예의 연구 노력하였다. 그 결과, 서열번호 7의 뉴클레오타이드 서열이 상술한 식물체의 형질에 관여를 하고 이 유전자를 식물체에 형질전환하는 경우, 식물체의 내염성을 증진시킬 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.
Accordingly, the present inventors have made extensive efforts to find genes capable of improving the salt tolerance of plants. As a result, it has been confirmed that the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 7 is involved in the above-described trait of the plant, and when the gene is transformed into a plant, the salt tolerance of the plant can be enhanced.
따라서 본 발명의 목적은 식물체의 내염성 증진용 조성물 및 상기 조성물로 형질전환된 내염성이 증진된 식물세포 또는 식물체를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a composition for enhancing salt tolerance of a plant, and a plant cell or plant having enhanced salt tolerance transformed with the composition.
본 발명의 다른 목적은 식물체의 내염성을 증진시키는 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for enhancing the salt tolerance of a plant.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention, claims and drawings.
본 발명의 한 양태에 따르면, 본 발명은 서열번호 8의 아미노산 서열을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 식물체의 내염성 증진용 조성물을 제공한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a composition for enhancing salt tolerance of a plant comprising a nucleotide sequence encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 8.
본 발명자들은 식물체의 내염성을 향상시킬 수 있는 유전자를 발굴하고자 예의 연구 노력하였다. 그 결과, 서열번호 8의 아미노산 서열을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열이 상술한 식물체의 형질에 관여를 하고 이 유전자를 식물체에 형질전환하여 과발현 시키는 경우, 식물체의 염 스트레스 저항성을 증진시킬 수 있음을 확인하였다.The present inventors have made extensive efforts to find genes capable of improving the salt tolerance of plants. As a result, it was confirmed that when the nucleotide sequence encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 8 is involved in the above-described trait of the plant, and when the gene is transfected and overexpressed in the plant, the salt stress resistance of the plant can be enhanced.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 서열번호 8의 아미노산 서열을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열은 서열번호 7의 뉴클레오타이드 서열로 이루어진다. 본 발명에 따르면, 서열번호 7의 뉴클레오타이드 서열은 배추의 유전체에서 동정되었으며, 이 유전자의 이름은 BrSSR(Brassica rapa Salt Stress Resistance)로 명명되었다. 상기 유전자는 기능 미공개 도메인 581(Domain of unknown function 581, DUF16)을 포함하고 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the nucleotide sequence encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 8 of the present invention consists of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: According to the present invention, the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 7 was identified in the genome of Chinese cabbage, and the name of this gene was named BrSSR ( Brassica rapa Salt Stress Resistance). The gene includes a domain of unknown function 581 (DUF16).
본 발명에 따르면, 본 발명자들은 식물체에 염 스트레스를 가할 경우 BrSSR 유전자의 발현이 증가하며, 상기 유전자의 발현을 증가시킬 경우 이러한 염 스트레스들에 대한 내성이 증가함을 확인하였다.According to the present invention, the present inventors have found that when a salt stress is applied to a plant, the expression of the BrSSR gene is increased, and when the expression of the gene is increased, tolerance to such salt stress is increased.
본 발명에서 이용되는 뉴클레오타이드 서열은 첨부한 서열목록에 기재된 뉴클레오타이드 서열에 한정되지 않는다는 것은 당업자에게 명확하다.It is clear to a person skilled in the art that the nucleotide sequence used in the present invention is not limited to the nucleotide sequence described in the attached sequence listing.
뉴클레오타이드에서의 변이는 단백질에서 변화를 가져오지 않는 것도 있다. 이러한 핵산은 기능적으로 균등한 코돈 또는 동일한 아미노산을 코딩하는 코돈, 또는 생물학적으로 균등한 아미노산을 코딩하는 코돈을 포함하는 핵산분자를 포함한다. 상술한 생물학적 균등 활성을 갖는 변이를 고려한다면, 본 발명에서 이용되는 핵산 분자는 서열목록에 기재된 서열과 실질적인 동일성(substantial identity)을 나타내는 서열도 포함하는 것으로 해석된다. 상기의 실질적인 동일성은, 상기한 본 발명의 서열과 임의의 다른 서열을 최대한 대응되도록 얼라인하고, 당업계에서 통상적으로 이용되는 알고리즘을 이용하여 얼라인된 서열을 분석한 경우에, 최소 60%의 상동성, 보다 바람직하게는 70%의 상동성, 보다 더 바람직하게는 80%의 상동성, 가장 바람직하게는 90%의 상동성을 나타내는 서열을 의미한다. 서열비교를 위한 얼라인먼트 방법은 당업계에 공지되어 있다. 얼라인먼트에 대한 다양한 방법 및 알고리즘은 선행문헌[Smith and Waterman, Adv. Appl. Math. 2:482(1981); Needleman and Wunsch, J. Mol. Bio. 48:443(1970); Pearson and Lipman, Methods in Mol. Biol. 24:307-31(1988); Higgins and Sharp, Gene 73:237-44(1988); Higgins and Sharp, CABIOS 5:151-3(1989); Corpet et al., Nuc. Acids Res. 16:10881-90(1988); Huang et al., Comp. Appl. BioSci. 8:155-65(1992) and Pearson et al., Meth. Mol. Biol. 24:307-31(1994)]에 개시되어 있다. NCBI Basic Local Alignment Search Tool(BLAST)(Altschul et al., J. Mol. Biol. 215:403-10(1990))은 NCBI(National Center for Biological Information) 등에서 접근 가능하며, 인터넷 상에서 blastp, blasm, blastx, tblastn and tblastx와 같은 서열 분석 프로그램과 연동되어 이용할 수 있다. BLSAT는 인터넷(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/) 상에서 접속 가능하다. 이 프로그램을 이용한 서열 상동성 비교 방법은 인터넷(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/blast_help.html) 상에서 확인할 수 있다.Variations in nucleotides do not cause changes in the protein. Such nucleic acids include functionally equivalent codons or nucleic acid molecules comprising a codon coding for the same amino acid, or a codon coding for a biologically equivalent amino acid. Considering the mutation having the above-mentioned biological equivalent activity, the nucleic acid molecule used in the present invention is interpreted to include a sequence showing substantial identity with the sequence described in the sequence listing. The above-mentioned substantial identity is determined by aligning the sequence of the present invention with any other sequence as much as possible and analyzing the aligned sequence using an algorithm commonly used in the art. Homology, more preferably 70% homology, even more preferably 80% homology, and most preferably 90% homology. Alignment methods for sequence comparison are well known in the art. Various methods and algorithms for alignment can be found in prior art [Smith and Waterman, Adv. Appl. Math. 2: 482 (1981); Needleman and Wunsch, J. Mol. Bio. 48: 443 (1970); Pearson and Lipman, Methods in Mol. Biol. 24: 307-31 (1988); Higgins and Sharp, Gene 73: 237-44 (1988); Higgins and Sharp, CABIOS 5: 151-3 (1989); Corpet et al., Nuc. Acids Res. 16: 10881-90 (1988); Huang et al., Comp. Appl. BioSci. 8: 155-65 (1992) and Pearson et al., Meth. Mol. Biol. 24: 307-31 (1994). The NCBI Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) (Altschul et al., J. Mol. Biol. 215: 403-10 (1990)) is accessible from NCBI (National Center for Biological Information) It can be used in conjunction with sequence analysis programs such as blastx, tblastn and tblastx. BLSAT is available on the Internet (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/). The sequence homology comparison method using this program can be found on the Internet (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/blast_help.html).
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 (a) 본 발명에서 개시하고 있는 뉴클레오타이드 서열; (b) 상기 뉴클레오타이드 서열에 작동 가능하게 결합(operatively linked)되어 있고 식물세포에서 RNA 분자를 형성시키는 프로모터; 및 (c) 식물세포에서 작용하여 RNA 분자의 3'-말단의 폴리아데닐화를 야기시키는 폴리 A 시그널 서열을 포함하는 식물발현용 재조합 벡터를 포함하는 식물체의 내염성 증진용 조성물을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a nucleic acid comprising (a) a nucleotide sequence disclosed in the present invention; (b) a promoter operably linked to said nucleotide sequence and forming RNA molecules in plant cells; And (c) a recombinant expression vector for plant expression comprising a poly A signal sequence which acts on plant cells to cause polyadenylation of the 3'-terminal of the RNA molecule. The present invention also provides a composition for promoting salt tolerance of a plant.
본 명세서에서 용어“작동 가능하게 결합”은 핵산 발현 조절 서열(예: 프로모터, 시그널 서열, 또는 전사조절인자 결합 위치의 어레이)과 다른 핵산 서열 사이의 기능적인 결합을 의미하며, 이에 의해 상기 조절 서열은 상기 다른 핵산 서열의 전사(transcription) 및/또는 번역(translation)을 조절하게 된다.As used herein, the term " operably linked " refers to a functional linkage between a nucleic acid expression control sequence (e.g., an array of promoter, signal sequence, or transcription factor binding site) and another nucleic acid sequence, Transcription < / RTI > and / or translation of the other nucleic acid sequences.
본 발명의 벡터 시스템은 당업계에 공지된 다양한 방법을 통해 구축될 수 있으며, 이에 대한 구체적인 방법은 Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press(2001)에 개시되어 있다.The vector system of the present invention can be constructed through various methods known in the art, and specific methods for this are disclosed in Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001).
본 발명에 적합한 프로모터는, 식물체의 유전자 도입을 위해 당업계에서 통상적으로 이용되는 어떠한 것도 이용될 수 있으며, 예를 들어, SP6 프로모터, T7 프로모터, T3 프로모터, PM 프로모터, 옥수수의 유비퀴틴 프로모터, 컬리플라워 모자이크 바이러스(CaMV) 35S 프로모터, 노팔린 씬타아제(nos) 프로모터, 피그워트 모자이크 바이러스 35S 프로모터, 수가크레인 바실리폼 바이러스 프로모터, 콤멜리나 엘로우 모틀 바이러스 프로모터, 리불로오스-1,5-비스-포스페이트 카르복실라아제 스몰 서브유티트(ssRUBISCO)의 광유도성 프로모터, 벼 사이토졸 트리오스포스페이트 이소머라아제(TPI) 프로모터, 아라비돕시스의 아데닌 포스포리보실트랜스퍼라아제(APRT) 프로모터 및 옥토파인 신타아제 프로모터를 포함한다. The promoter suitable for the present invention may be any of those conventionally used in the art for the gene introduction of a plant, and examples thereof include SP6 promoter, T7 promoter, T3 promoter, PM promoter, corn ubiquitin promoter, (CaMV) 35S promoter, nopaline synthase (nos) promoter, Piguet
또한, 본 발명에 적합한 3'-말단의 폴리아데닐화를 야기시키는 폴리 A 시그널 서열은 아그로박테리움 투메파시엔스의 노팔린 신타아제 유전자로부터 유래된 것(NOS 3' end)(Bevan et al., Nucleic Acids Research, 11(2):369-385(1983)), 아그로박테리움 튜머페이션스의 옥토파인 신타아제 유전자로부터 유래된 것, 토마토 또는 감자의 프로테아제 억제자 I 또는 Ⅱ 유전자의 3' 말단 부분, CaMV 35S 터미네이터 및 OCS 터미네이터(octopine synthase terminator) 서열을 포함한다.In addition, the polyA signal sequence causing the 3'-terminal polyadenylation according to the present invention is derived from the nopaline synthase gene of Agrobacterium tumefaciens (NOS 3 'end) (Bevan et al. Nucleic Acids Research, 11 (2): 369-385 (1983)), derived from the Octopine synthase gene of Agrobacterium tumefaciens, the 3'end of the protease inhibitor I or II gene of tomato or potato,
선택적으로, 상기 벡터는 리포터 분자(예: 루시퍼라아제 및 β-글루쿠로니다아제)를 코딩하는 유전자를 추가적으로 운반할 수 있다. 또한, 본 발명의 벡터는 선택 표지로서 항생제(예: 네오마이신, 카베니실린, 카나마이신, 스펙티노마이신, 하이그로마이신 등) 내성 유전자(예: 네오마이신 포스포트랜스퍼라아제(nptⅡ), 하이그로마이신 포스포트랜스퍼라아제(hpt) 등)를 포함할 수 있다.Alternatively, the vector may further carry a gene encoding a reporter molecule (e.g., luciferase and beta -glucuronidase). In addition, the vector of the present invention can be used as a selection marker for a gene resistant to antibiotics (e.g. neomycin, carbenicillin, kanamycin, spectinomycin, hygromycin etc.) (for example, neomycin phosphotransferase (nptII) Mycophosphotransferase (hpt), and the like).
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 본 발명의 조성물로 형질전환된 내염성이 증진된 ‘식물세포’를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a salt tolerant plant cell transformed with the composition of the present invention.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 본 발명의 조성물로 형질전환된 내염성이 증진된 ‘식물체’를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a salt tolerant enhanced plant transformed with the composition of the present invention.
본 발명의 형질전환 식물세포 및 형질전환 식물체를 제조하기 위하여 당업계에 일반적으로 공지된 방법(Methods of Enzymology, Vol. 153, (1987))에 따라 실시될 수 있다. 외래성 폴리뉴클레오티드를 플라스미드나 바이러스 등과 같은 벡터 등의 운반체에 삽입하여 식물을 형질전환 할 수 있고, 아그로박테리움 박테리아를 매개체로 사용할 수 있으며(Chilton et al., Cell 11:263-271, 1977), 직접 외래성 폴리뉴클레오티드를 식물 세포내로 도입시켜 식물을 형질전환 할 수 있다(Lorz et al., Mol. Genet. 199:178-182; 1985). 예를 들어, T-DNA 부위를 포함하지 않는 벡터를 이용하는 경우에는 전기천공법(electroporation), 입자충격법(microparticle bombardment), 폴리에틸렌 글리콜 침전법(polyethylene glycol-mediated uptake)을 이용할 수 있다.(Methods of Enzymology, Vol. 153, (1987)) to produce transgenic plant cells and transgenic plants of the present invention. Plasmids can be transformed by inserting exogenous polynucleotides into carriers such as plasmids and viruses, and Agrobacterium bacteria can be used as a mediator (Chilton et al., Cell 11: 263-271, 1977) Direct exogenous polynucleotides can be introduced into plant cells to transform plants (Lorz et al., Mol. Genet. 199: 178-182; 1985). For example, when a vector not containing a T-DNA region is used, electroporation, microparticle bombardment, and polyethylene glycol-mediated uptake may be used.
일반적으로 식물을 형질전환 함에 있어 많이 사용되는 것이 외래성 폴리뉴클레오티드로 형질전환된 아그로박테리움 투메페이시언스(Agrobacterium tumefaciens)로 식물 세포나 종자 등을 감염시키는 방법이다. 당업자는 공지된 적절한 조건하에서 형질전환된 식물 세포나 종자를 배양 또는 재배하여 식물로 발육시킬 수 있다.Generally, a method commonly used for transforming plants is to infect plant cells or seeds with Agrobacterium tumefaciens transformed with an exogenous polynucleotide. One of ordinary skill in the art can cultivate or plant transformed plant cells or seeds under suitable known conditions to develop into plants.
본 명세서에서, 용어 “식물(또는 식물체)”은 성숙한 식물뿐만 아니라 성숙한 식물로 발육할 있는 식물 세포, 식물 조직 및 식물의 종자 등을 모두 포함하는 의미로서 이해된다.As used herein, the term " plant (or plant) " is understood to mean not only mature plants but also plant cells, plant tissues and plant seeds that develop into mature plants.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 식물체는 벼, 밀, 보리, 옥수수, 콩, 감자, 밀, 팥, 귀리 및 수수를 포함하는 식량 작물류; 애기장대, 배추, 무, 고추, 딸기, 토마토, 수박, 오이, 양배추, 참외, 호박, 파, 양파 및 당근을 포함하는 채소 작물류; 인삼, 담배, 목화, 참깨, 사탕수수, 사탕무우, 들깨, 땅콩 및 유채를 포함하는 특용작물류; 사과나무, 배나무, 대추나무, 복숭아, 양다래, 포도, 감귤, 감, 자두, 살구 및 바나나를 포함하는 과수류; 장미, 글라디올러스, 거베라, 카네이션, 국화, 백합 및 튤립을 포함하는 화훼류; 및 라이그라스, 레드클로버, 오차드그라스, 알파알파, 톨페스큐 및 페레니얼라이그라스를 포함하는 사료작물류로 구성된 군으로부터 선택된다.According to a preferred embodiment of the present invention, the plant of the present invention is a food crop including rice, wheat, barley, corn, soybean, potato, wheat, red bean, oats and millet; Vegetable crops including Arabidopsis, cabbage, radish, pepper, strawberry, tomato, watermelon, cucumber, cabbage, melon, squash, onions, onions and carrots; Special crops including ginseng, tobacco, cotton, sesame, sugar cane, beet, perilla, peanut and rapeseed; Apple trees, pears, jujubes, peaches, sheep, grapes, citrus, persimmon, plums, apricots and banana; Roses, gladiolus, gerberas, carnations, chrysanthemums, lilies and tulips; And feed crops including ragras, red clover, orchardgrass, alpha-alpha, tall fescue and perennialla grass.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 서열번호 8로 표시되는 아미노산 서열을 갖는 폴리펩티드의 세포 내 발현 수준(level)을 증가시켜 식물의 내염성을 향상시키는 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for increasing the intracellular expression level of a polypeptide having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8 to improve the salt tolerance of a plant.
본 발명에서 이용되는 핵산분자, 식물발현용 재조합 벡터 및 이를 식물체에 도입하는 방법은 이미 상술하였으므로, 과도한 중복을 피하기 위하여 그 기재를 생략한다.
The nucleic acid molecule, the recombinant vector for plant expression, and the method for introducing the same into a plant have already been described above, so that description thereof is omitted in order to avoid excessive redundancy.
본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:The features and advantages of the present invention are summarized as follows:
(a) 본 발명은 식물체의 내염성 증진용 조성물을 제공한다.(a) The present invention provides a composition for enhancing salt tolerance of a plant.
(b) 본 발명의 뉴클레오타이드 서열은 식물체의 염 스트레스에 대한 내성에 관여를 하며, 이를 과발현시킨 형질전환 식물체는 지구 온난화 등에 의한 기후조건 변화로 야기된 경작지의 염 스트레스에 대한 내성이 탁월하여 고염도 경작 조건에 적응성이 뛰어난 신기능 작물로 유용하게 이용될 수 있다.
(b) The nucleotide sequence of the present invention is involved in tolerance to salt stress of a plant. Transgenic plants overexpressing the plant are highly resistant to salt stress caused by changes in climatic conditions due to global warming and the like, It can be used as a new functional crop with high adaptability to cultivation conditions.
도 1은 각 BrSSR-F와 BrSSR-R 프라이머 쌍을 사용한 RT-PCR에 의해 배추로부터 증폭된 BrSSR을 코딩하는 유전자의 단편을 전기영동한 사진이다.
도 2는 각 BrSSR-F와 BrSSR-R 프라이머 쌍을 사용한 RT-PCR에 의해 배추로부터 증폭된 BrSSR을 코딩하는 유전자를 pGEM-T easy vector에 넣은 후 정확한 삽입을 확인하기 위해 EcoRI 효소를 처리하여 확인한 사진이다.
도 3은 RT-PCR에 의해 분리된 배추의 BrSSR을 코딩하는 유전자의 시퀀스를 GenBank BlastX 프로그램 및 CLC free workbench 3.2.3 프로그램을 사용하여 야생딸기(Fragaria vesca), 양구슬냉이(Camelina sativa), 애기장대(Arabidopsis thaliana), 콩(Glycine max), 오이(Cucumis sativus) 시퀀스와 상동성을 비교한 결과이다.
도 4는 RT-PCR에 의해 분리된 배추의 BrSSR을 코딩하는 유전자의 염기서열 및 아미노산 서열 결과이다.
도 5는 RT-PCR에 의해 분리된 배추의 BrSSR을 코딩하는 유전자를 NCBI Conserved Domain 프로그램을 이용하여 분석한 결과이다.
도 6은 RT-PCR에 의해 분리된 배추의 BrSSR 유전자를 과발현 시키는 형질전환용 과발현 벡터(pSL94)를 나타낸 그림이다.
도 7은 BrSSR 과발현 벡터를 이용하여 생산된 담배 형질전환체의 형질전환 유무를 PCR 검정을 통해 분석한 결과이다.
도 8은 PCR 검정으로 형질전환이 확인된 담배 형질전환체들을 대상으로 체내 BrSSR 유전자의 발현 수준을 quantitative real-time RT PCR 분석을 통해 확인한 결과이다.
도 9는 내염성을 보이는 담배 형질전환체들을 대상으로 한 염 스트레스 처리 후 표현형을 분석한 결과이다.FIG. 1 is a photograph of a fragment of a gene encoding BrSSR amplified from Chinese cabbage by RT-PCR using each pair of BrSSR-F and BrSSR-R primers.
FIG. 2 shows the result of RT-PCR using BrSSR-F and BrSSR-R primer pairs. The gene encoding BrSSR amplified from Chinese cabbage was inserted into pGEM-T easy vector, It is a photograph.
Figure 3 shows a sequence of a gene encoding BrssR of Chinese cabbage isolated by RT-PCR using a GenBank BlastX program and a CLC free workbench 3.2.3 program for wild strawberry ( Fragaria vesca ), Camelina sativa , ( Arabidopsis thaliana ), soybean ( Glycine max ), and cucumber ( Cucumis sativus ) sequences.
Fig. 4 shows the nucleotide sequence and amino acid sequence of the gene encoding BrSSR of Chinese cabbage separated by RT-PCR.
FIG. 5 shows the result of analysis of the gene encoding BrSSR of Chinese cabbage isolated by RT-PCR using the NCBI Conserved Domain program.
FIG. 6 is a diagram showing a transcriptional overexpression vector (pSL94) overexpressing the BrSSR gene of Chinese cabbage isolated by RT-PCR.
FIG. 7 shows the results of PCR analysis of the transformation of tobacco transformants produced using the BrSSR overexpression vector.
FIG. 8 shows the results of quantitative real-time RT PCR analysis of the expression level of the BrSSR gene in tobacco transformants transfected with the PCR assay.
FIG. 9 shows the results of analysis of phenotype after salt stress treatment of tobacco transformants showing salt tolerance.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These embodiments are only for illustrating the present invention, and thus the scope of the present invention is not construed as being limited by these embodiments.
본 발명에 사용된 내혼계 배추(Brassica rapa ssp. pekinensis inbred line ‘CT001’)는 기내의 무균상태에서 키운 것에서 샘플을 채취하여 RNA 분리에 사용하였다. 이하에서, 본 발명의 BrSSR 유전자 동정과정 및 내염성 검정을 설명한다.
The Brassica rapa ssp. Pekinensis inbred line 'CT001' used in the present invention was sampled from the cabbage grown in an aseptic condition and used for RNA isolation. Hereinafter, the BrSSR gene identification process and salt tolerance test of the present invention will be described.
실시예 1 : 배추 유래 내염성 관련 유전자 조사Example 1: Investigation of salt resistance-related genes derived from Chinese cabbage
배추 유래 신규 내염성 관련 유전자를 동정하기 위해 “Brassica rapa EST and Microarray Database”의 정보를 이용하였다. 상기 database는 내혼계 배추(Brassica rapa ssp. pekinensis inbred line ‘Chiifu’)를 3주간 생장상(광도 290μmol·m-2·sec-1, 광주기 명처리 16시간/암처리 8시간, 생육온도 25℃, 생육습도 40 ~ 70%)에서 재배하고, 염 스트레스(250mM NaCl)를 48시간동안 처리한 후, 생육단계별로 total RNA를 추출하고 KBGP-24K oligo chip을 이용한 각 유전자들의 발현 변화를 비교·분석한 정보들을 제공한다. 본 발명자들은 “Brassica rapa EST and Microarray Database”를 활용하여, 염 스트레스 처리 시 반응하는 유전자들 중 발현이 강하게 증가한 유전자들을 분류하고, 완전장을 갖추고 있으며 기능이 알려지지 않은 대상유전자 중에서 선정하였다. The information of " Brassica rapa EST and Microarray Database" was used to identify the new salt tolerance genes derived from Chinese cabbage. The above-mentioned database was prepared for 3 weeks by growing the Chinese cabbage ( Brassica rapa ssp. Pekinensis inbred line 'Chiifu') for 3 weeks in the growth phase (luminous intensity 290 μmol · m -2 · sec -1 , photoperiod treatment 16 h / ℃), growth humidity (40 ~ 70%), total RNA was extracted by salt stress (250mM NaCl) for 48 hours and KBGP-24K oligo chip was used to compare the expression of each gene. Provide the analyzed information. Using the " Brassica rapa EST and Microarray Database", the present inventors classify the genes whose expression is strongly increased in the response genes during the salt stress treatment, and selected the target genes having a complete intestine and unknown function.
배추에서 신규 내염성 관련 유전자를 동정하기 위해, KBGP-24K oligo chip에서의 285bp ORF(Open Reading Frame) 및 애기장대(Arabidopsis thaliana)에서 상동성을 가지는 cDNA 염기서열(AT2G44670)과 NCBI에 등록된 Brassica rapa subsp. pekinensis clone들의 염기서열(AC189399, AC189261)을 바탕으로 한 쌍의 프라이머를 제작하였고, 그 서열을 하기 표 1에 나타내었다.To identify the novel resistance genes in Chinese cabbage, the cDNA sequence (AT2G44670) having homology in the 285bp open reading frame (ORF) and Arabidopsis thaliana in the KBGP-24K oligo chip (AT2G44670) and the Brassica rapa subsp. A pair of primers were prepared based on the nucleotide sequence of the pekinensis clones (AC189399, AC189261), and the sequence thereof is shown in Table 1 below.
[표 1][Table 1]
실시예 2 : 배추로부터 RNA 분리Example 2: RNA isolation from Chinese cabbage
배추(Brassica rapa ssp. pekinensis)의 잎을 액체 질소를 이용하여 파쇄하고, 1 ㎖ 트리졸(Trizol, Gibco BRL) 용액을 첨가하여 잘 섞어준 후, 5분 동안 상온에서 방치하였다. 200 ㎕의 클로로포름(chloroform)을 넣고 섞어준 다음, 4℃에서 13,000 rpm으로 10분 동안 원심분리하고, 그 상등액을 새 튜브로 옮겼다. 이소프로페놀(isopropanol) 500㎕를 넣고 13,000rpm으로 15분간 원심분리 하여 침전시킨 뒤, 이소프로페놀을 제거하고 침전물을 75% 에탄올로 세척하였다. 그 다음, 에탄올이 없도록 잘 건조시키고, DEPC(diethyl pyrocarbonate) 처리된 멸균 증류수에 녹여 사용하였다.
The leaf of Chinese cabbage ( Brassica rapa ssp. Pekinensis ) was disrupted by using liquid nitrogen, and 1 ml of trizol (Trizol, Gibco BRL) solution was added and mixed well and left at room temperature for 5 minutes. After adding 200 μl of chloroform, the mixture was centrifuged at 13,000 rpm for 10 minutes at 4 ° C, and the supernatant was transferred to a new tube. Isopropanol (500 μl) was added and centrifuged at 13,000 rpm for 15 minutes to precipitate. Isopropanol was removed and the precipitate was washed with 75% ethanol. Then, it was well dried without ethanol and dissolved in sterilized distilled water treated with DEPC (diethyl pyrocarbonate).
실시예Example 3 : 내염성 관련 유전자의 분리 3: Segregation of salt-related genes
내염성 관련 유전자의 분리는 상기 확보된 RNA를 주형으로 oligo dT 프라이머(primer)와 역전사효소(reverse transcriptase)를 이용하여 cDNA를 합성한 뒤, 상기 [표 1]에 작성된 프라이머로 RT-PCR을 수행하여 분리하였다.To isolate the salt tolerance-related gene, cDNA was synthesized using oligo dT primer and reverse transcriptase using the obtained RNA as a template, and then RT-PCR was performed with the primer prepared in [Table 1] Respectively.
cDNA 합성 프로그램 조건은 하기와 같다.The cDNA synthesis program conditions are as follows.
1㎍의 RNA를 oligo dT primer를 첨가하고 70℃에 보관하여 RNA 이차구조를 제거한 뒤, 45℃에서 30분간 역전사시키고, 사용된 역전사효소를 불활성화 시키기 위해 94℃에서 5분간 보관하였다. 그 후 합성된 cDNA 1㎍을 사용하여 상기 표 1의 프라이머와 태그 중합효소(Taq polymerase)로 PCR 하였다. PCR 프로그램은 94℃에서 2분간 초기 변성 시간을 둔 뒤 94℃에서 30초, 61℃에서 30초, 72℃에서 30초로 40회 반복(cycle) 실행하고 마지막으로 72℃에서 10분간 최종 연장시킨 후, 4℃를 유지하여 전체 반응을 종료하였다. 1 의 of RNA was added to the oligo dT primer and stored at 70 째 C to remove the RNA secondary structure, followed by reverse transcription at 45 째 C for 30 minutes, and then kept at 94 째 C for 5 minutes to inactivate the reverse transcriptase used. Then, 1 μg of the synthesized cDNA was subjected to PCR using the primers shown in Table 1 and tag polymerase (Taq polymerase). The PCR program was run for 40 cycles at 94 ° C for 30 seconds, at 61 ° C for 30 seconds and at 72 ° C for 30 seconds, followed by final extension at 72 ° C for 10 minutes , And the whole reaction was terminated at 4 ° C.
실험결과 증폭된 내염성 관련 유전자의 단편은 전기영동을 통해 확인하였다(도 1). 각각의 프라이머들로 증폭된 단편들은 그 각각의 염기서열을 분석하기 위해 PCR 산물용 벡터 pGEM-T easy vector에 클로닝하여 재조합 벡터를 구축하였다.
As a result of the experiment, the amplified salt resistance related gene fragment was confirmed by electrophoresis (FIG. 1). The fragments amplified with each of the primers were cloned into a vector pGEM-T easy vector for PCR product to analyze their respective base sequences to construct a recombinant vector.
실험예Experimental Example 1. 재조합 벡터를 이용한 E. 1. E. coli using recombinant vector. colicoli DH10DH10 β의 형질전환Transformation of β
대장균 DH10β를 LB 50㎖에 접종시켜 37℃에서 OD570 = 0.375∼0.400이 되도록 배양한 후, 균주배양액을 3,000rpm에서 10분간 원심분리 하였고, 얻어진 침전물을 0.1M CaCl2 용액으로 풀어준 뒤 30분간 얼음에 보관하였다. 그 후, 3,000rpm에서 7분간 원심분리한 뒤 0.1M CaCl2에 침전물을 녹이고, 상기 실시예 3의 재조합 벡터를 함께 섞어 얼음에 30분간 두었다가 42℃에서 90초간 열 충격을 주었다. 이 후, 10분간 얼음에 방치한 후, LB 배지 700㎕를 첨가하여 37℃에서 1시간 진탕배양 하였다. 배양액을 12000rpm으로 수 초간 원심분리한 후, 100㎕만 남기고, 상등액을 제거하였으며, 남은 상등액으로 침전물을 녹였다. 이후 앰피실린(ampicillin, 50 mg/ℓ), X-gal(200 mg/ℓ in N-N dimethylformamide) 및 IPTG(200 mg/ℓ)가 첨가된 고체 LB 배지에 녹인 침전물을 전개하고, 37℃에서 12시간 배양한 후 고체 배지에서 저항성을 보이며 흰색의 콜로니를 형성하는 형질전환 콜로니를 선발하였다.
E. coli was inoculated to
실험예Experimental Example 2 : 재조합 2: Recombination DNADNA 분리 및 유전자 삽입 여부 조사 Detection of isolation and gene insertion
항생제가 첨가된 LB 배지 3㎖에 상기 선발한 형질전환 콜로니를 접종한 후 37℃에서 12시간 배양하고, 배양액을 4℃에서 12,000rpm으로 10분간 원심분리 하였다. 침전된 균 덩어리에 Solution I(200㎕/㎖)을 첨가하여 보텍스(vortex)를 수초 간 수행하여 충분히 풀어준 후, Solution Ⅱ(200㎕/㎖)를 첨가하여 조심스럽게 섞어주어 세포막이 완전히 깨어지도록 실온에서 5분간 방치하였다. 이 후 Solution Ⅲ(200 ㎕/㎖)를 첨가하여 잘 섞어주고, 얼음에서 10분간 방치한 뒤, 12,000rpm으로 4℃에서 10분간 원심분리 하여 상등액을 획득하였다. 획득한 상등액의 1/10 양의 NaOAc와 2.5배의 100% 에탄올을 첨가하여 -20℃에서 2시간 동안 재조합 DNA를 침전시킨 후, 원심분리하여 침전물을 얻었다. 70% 에탄올로 침전물을 세척한 다음 멸균 증류수에 녹여 사용하였다.The selected transformant colonies were inoculated in 3 ml of LB medium supplemented with antibiotics and cultured at 37 占 폚 for 12 hours, and the culture broth was centrifuged at 4 占 폚 and 12,000 rpm for 10 minutes. Solution I (200 μl / ml) is added to the precipitated microbial cells, followed by vortexing for several seconds. Afterwards, add Solution II (200 μl / ml) and mix carefully to completely break the cell membrane. And allowed to stand at room temperature for 5 minutes. After that, Solution III (200 μl / ml) was added and mixed well. After allowing to stand for 10 minutes on ice, supernatant was obtained by centrifugation at 12,000 rpm for 10 minutes at 4 ° C. Recombinant DNA was precipitated at -20 ° C for 2 hours by adding 1/10 NaOAc and 2.5-fold 100% ethanol to the obtained supernatant, and centrifuged to obtain a precipitate. The precipitate was washed with 70% ethanol and dissolved in sterile distilled water.
배추로부터 증폭된 내염성 관련 유전자의 pGEM-T easy vector 내로의 삽입 여부를 확인하기 위해서 제한효소 EcoRⅠ을 상기 분리한 재조합 DNA에 처리하여 확인하였다(도 2). 삽입된 자리에 근접한 T7 및 SP6 프라이머를 이용하여 염기서열을 조사하였다.
To confirm the insertion of the resistance-related genes amplified from Chinese cabbage into the pGEM-T easy vector, restriction enzyme EcoR I was confirmed by treating the isolated recombinant DNA (FIG. 2). The nucleotide sequence was examined using T7 and SP6 primers close to the insertion site.
실험예Experimental Example 3. 내염성 관련 유전자 전체 서열의 확인 3. Identification of the entire sequence of the salt tolerance-related gene
염기서열 분석용 pGEM-T easy vector 내부에 클로닝 된 PCR 단편의 염기서열 분석은 GenBank BLAST program을 사용하여 이루어졌다. BrSSR-F(서열번호 1)와 BrSSR-R(서열번호 2) 프라이머로 증폭된 285bp 산물의 염기서열과 아미노산 서열을 GenBank BlastX 프로그램 및 CLC free workbench 3.2.3 프로그램을 사용하여 분석한 결과, 야생딸기(Fragaria vesca), 양구슬냉이(Camelina sativa), 애기장대(Arabidopsis thaliana), 콩(Glycine max), 오이(Cucumis sativus) 시퀀스와 높은 상동성을 보였다(도 3 및 도 4). 즉, 배추 RNA를 대상으로 BrSSR-F와 BrSSR-R 프라이머를 이용해 RT-PCR을 수행한 결과, 배추의 내염성 관련 유전자의 전체 유전자가 증폭된다는 것을 확인할 수 있었다(도 4). 또한 NCBI Conserved Domain program을 이용하여 분리한 유전자에 기능 미공개 도메인 581(Domain of unknown function 581, DUF16)이 있는 것을 확인하였으며 E-value가 2.23e-31로 그 정확도가 높은 것을 확인하였다(도 5). 확인된 서열번호 7의 염기서열을 바탕으로 시작 코돈(codon)과 종료 코돈을 결정하여 서열번호 8의 아미노산 서열을 결정한 후, 그것이 배추로부터 분리된 전장(full length)의 내염성 유전자 BrSSR로 명명하였다.
Sequencing of the PCR fragments cloned into the pGEM-T easy vector for sequencing was performed using the GenBank BLAST program. The nucleotide sequence and amino acid sequence of the 285 bp product amplified with BrSSR-F (SEQ ID NO: 1) and BrSSR-R (SEQ ID NO: 2) primers were analyzed using GenBank BlastX program and CLC free workbench 3.2.3 program. ( Fragaria vesca , Camelina sativa , Arabidopsis thaliana , soybean ( Glycine max ), cucumber ( Cucumis sativus sequence (Fig. 3 and Fig. 4). That is, RT-PCR was performed using BrSSR-F and BrSSR-R primers for cabbage RNA, and it was confirmed that the entire genes of the salt tolerance related genes of Chinese cabbage were amplified (FIG. 4). In addition, it was confirmed that the gene isolated by using the NCBI Conserved Domain program had a functionally undisclosed domain 581 (Domain of unknown function 581, DUF 16), and that the E-value was 2.23e -31 , . The starting codon and the termination codon were determined based on the nucleotide sequence of the identified SEQ ID NO: 7 to determine the amino acid sequence of SEQ ID NO: 8, which was named as the full length salt tolerant gene BrSSR isolated from Chinese cabbage.
실시예Example 4. 4. BrSSRBrSSR 유전자의 과발현용 벡터 제작 Generation of vectors for gene overexpression
분리한 BrSSR 유전자를 과발현(over-expression) 시키기 위하여 pH2GW7(VIB-Ghent University, Belgium)에 285bp의 BrSSR 유전자를 삽입하여 형질전환용 벡터인 pSL94를 제작하였다(도 6).
In order to over-express the isolated BrSSR gene, a brSRS gene of 285 bp was inserted into pH2GW7 (VIB-Ghent University, Belgium) to construct pSL94 for transformation (Fig. 6).
실시예Example 5. 5. PCRPCR 검정을 통한 형질전환체 선발 Selection of transgenic plants through assay
pSL94 벡터를 이용하여 생산된 담배 형질전환체들을 대상으로 형질전환 유무를 확인하였다. 먼저 hygromycin 저항성 유전자(hpt)를 대상으로 PCR 검정을 수행하여 생산된 6개체 모두 형질전환체로 확인되었다(도 7). PCR 프로그램은 94℃에서 2분간 초기 변성 시간을 둔 후, 94℃에서 30초, 60℃에서 30초, 72℃에서 1분으로 40회 반복(cycle) 실행하고, 마지막으로 72℃에서 10분간 최종 연장시킨 후, 4℃를 유지하여 전체 반응을 종료하였다. PCR 검정을 위해 사용된 primer인 HPT-F(서열번호 3)과 HPT-R(서열번호 4)의 염기서열은 [표 2]와 같다.Transformation of tobacco transformants produced using pSL94 vector was confirmed. First, a PCR assay was performed on the hygromycin resistance gene (hpt), and all of the six individuals produced were identified as transformants (FIG. 7). The PCR program was run for 40 cycles of 94 ° C for 30 seconds, 60 ° C for 30 seconds, and 72 ° C for 1 minute, after the initial denaturation time of 94 ° C for 2 minutes, After extension, the whole reaction was terminated by maintaining at 4 ° C. The nucleotide sequences of the primers HPT-F (SEQ ID NO: 3) and HPT-R (SEQ ID NO: 4) used for PCR assays are shown in Table 2.
[표 2][Table 2]
실시예Example 6. 6. QuantitativeQuantitative realreal -- timetime RTRT PCRPCR 분석을 통한 형질전환체에서의 Analysis of Transformants BrSSRBrSSR 유전자의 발현 수준 분석 Analysis of gene expression level
실시예 5에서 형질전환체로 확인된 6개체를 대상으로, 염 스트레스 발생 시 체내 BrSSR 유전자의 발현 수준을 quantitative real-time RT PCR로 분석하였다. 그 결과, 비형질전환체(CON) 보다 약 1.9 내지 3.8배까지 높은 발현 수준을 보였다(도 8). PCR 프로그램은 먼저 42℃에서 30분간 cDNA 합성 후, 95℃에서 10분간 변성(denature) 시켰다. 그 후, 95℃에서 10초, 59℃에서 15초, 72℃에서 20초 반응을 35회 반복하였다. 발현 분석 방법은 증폭량에 따른 형광강도수치(fluorescence intensity data)를 각 cycle의 종료 시마다 측정하였고, 측정치는 Rotor-Gene 6000의 분석 소프트웨어에 의해 분석하였다. 각 형질전환체의 BrSSR 발현 값은 actin 유전자의 발현 값에 비례하여 상대적으로 계산하였다. 사용된 primer인 SSReal-F(서열번호 5)과 SSReal-R(서열번호 6)의 염기서열은 [표 3]에 나타내었다. The expression level of the BrSSR gene in the body was analyzed by quantitative real-time RT-PCR in the case of salt stress in 6 individuals identified as transformants in Example 5. As a result, the expression level was about 1.9 to 3.8 times higher than that of the non-transformant (CON) (FIG. 8). The PCR program was first denatured at 95 ° C for 10 minutes, followed by cDNA synthesis for 30 minutes at 42 ° C. Thereafter, the reaction was repeated 35 times at 95 캜 for 10 seconds, 59 캜 for 15 seconds, and 72 캜 for 20 seconds. In the expression analysis method, fluorescence intensity data according to the amount of amplification was measured at the end of each cycle, and the measured values were analyzed by a Rotor-Gene 6000 analysis software. The BrSSR expression level of each transformant was calculated relative to the expression level of the actin gene. The nucleotide sequences of the used primers SSReal-F (SEQ ID NO: 5) and SSReal-R (SEQ ID NO: 6) are shown in Table 3.
[표 3][Table 3]
실시예Example 7. 염 스트레스 발행 시 담배 형질전환체들의 내염성 검정 7. Salt tolerance test of tobacco transformants when salt stress was issued
Hygromycin 저항성 유전자를 이용한 PCR 검정으로 형질전환이 확인되고, quantitative real-time RT PCR 분석으로 비형질전환체 보다 높은 발현량이 확인된 6개체의 형질전환체들을 대상으로 실제 염 스트레스 발생 시 표현형의 변화(내염성 여부)를 NaCl 250mM 염처리 조건에서 관찰하였다. 염 스트레스는 본엽이 7 ~ 9매가 된 비형질전환체와 형질전환체를 염처리가 진행되는 동안 다른 어떠한 비생물적 자극(수분, 온도, 빛 등)이나 생물적 자극(병원균 감염, 해충 피해 등)이 발생하지 않는 제한된 조건(광도 250μmol·m-2·sec-1, 광주기 16시간 명처리/8시간 암처리, 생육온도 22℃, 습도 30 ~ 50%)에서 표현형적으로 명확한 차이를 보이는 시기(생장 멈춤, 엽색 변화, 도복 여부)까지 실시하였다.Hypromycin resistant genes were used to identify the transgenic plants. Six genotypes of transgenic plants were identified by quantitative real-time RT PCR analysis. Were examined under the condition of 250 mM NaCl salt treatment. Salt stress is caused by the presence of any non-biological stimuli (moisture, temperature, light, etc.) or biological stimuli (pathogen infection, pest damage, etc.) during the course of salt treatment, (Light intensity of 250 μmol · m -2 · sec -1 , photoperiod treatment for 16 hours, treatment for 8 hours, growth temperature of 22 ° C., humidity of 30 to 50%). (Growth stopping, leaf color change, whether or not they were dressed).
그 결과, 염 처리 5일째가 되었을 때 대조군인 비형질전환체는 잎과 줄기의 탄력을 잃어 쓰러지고, 엽색이 점차 연해지더니, 노란색으로 변하기 시작하였으며, 더 이상 생장하지 못하는 모습을 보였다. 반면, 형질전환된 6개체들은 모두 염 처리 전과 동일한 모습을 유지하여 표현형상의 뚜렷한 차이를 보이지 않았다(도 9). As a result, at the 5th day of the salt treatment, the control group, non-transformant, lost its elasticity of leaves and stems and collapsed. As the leaf color became gradually softened, it began to change to yellow and showed no growth. On the other hand, all of the transgenic 6 individuals remained the same as before the salt treatment, showing no significant difference in the expression form (FIG. 9).
<110> UNIVERSITY-INDUSTRY COOPERATION GROUP OF KYUNG HEE UNIVERSITY
<120> Gene Implicated in Salt Stress Tolerance and Transformed Plants
with the Same
<130> SDP50497
<150> KR 10-2013-0119094
<151> 2013-10-07
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cgctggaaac tgtctgctag atctctccgt aaaaaatctt ctgaagctgc aaaagattcg 240
gccgccggaa aaaacgtacg gacaggaaca ctcgtggtcg cgtag 285
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<212> PRT
<213> Brassica rapa ssp. pekinensis
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<110> UNIVERSITY-INDUSTRY COOPERATION GROUP OF KYUNG HEE UNIVERSITY
<120> Gene Implicated in Salt Stress Tolerance and Transformed Plants
with the Same
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<150> KR 10-2013-0119094
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---|---|
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116694647A (en) * | 2023-03-02 | 2023-09-05 | 中国农业科学院郑州果树研究所 | Kiwi fruit salt stress response gene AvMYB08 and application thereof |
CN118406791A (en) * | 2024-05-15 | 2024-07-30 | 中国农业科学院油料作物研究所 | SNP molecular marker related to salt tolerance of rape and application thereof |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101387430B1 (en) * | 2012-04-05 | 2014-04-21 | 경희대학교 산학협력단 | Salt Overly Sensitive 3 involved in salt tolerance of Brassica rapa ssp. pekinensis and a gene encoding the same |
-
2013
- 2013-10-25 KR KR1020130127608A patent/KR101485825B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101387430B1 (en) * | 2012-04-05 | 2014-04-21 | 경희대학교 산학협력단 | Salt Overly Sensitive 3 involved in salt tolerance of Brassica rapa ssp. pekinensis and a gene encoding the same |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Kor. J. Hort. Sci. Technol., vol. 29 (suppl.I), 페이지 99 (2011.05.31.) * |
Kor. J. Hort. Sci. Technol., vol. 29 (suppl.I), 페이지 99 (2011.05.31.)* |
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CN118406791A (en) * | 2024-05-15 | 2024-07-30 | 中国农业科学院油料作物研究所 | SNP molecular marker related to salt tolerance of rape and application thereof |
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