KR101790010B1 - Gene enhancing pre―harvest sprouting tolerance derived from Oryza sativa and uses thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수발아 저항성을 증진시키는 벼(Oryza sativa) 유래의 OsPHS1(Oryza sativa pre-harvest sprouting 1) 유전자 및 이의 용도에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 벼 유래의 OsPHS1 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 식물세포에 형질전환시켜 OsPHS1 유전자를 과발현하는 단계를 포함하는 야생형에 비해 식물의 수발아 저항성을 증진시키는 방법, 벼 유래의 OsPHS1 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 식물세포에 형질전환시켜 OsPHS1 유전자를 과발현하는 단계를 포함하는 야생형에 비해 수발아 저항성이 증진된 형질전환 식물체의 제조 방법, 상기 방법에 의해 제조된 형질전환 식물체 및 이의 종자, 및 벼 유래의 OsPHS1 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 함유하는 식물체의 수발아 저항성 증진용 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 벼 유래의 OsPHS1 유전자가 형질전환된 식물체는 야생형 식물체에 비해 수발아 저항성이 증진되므로, 이를 이용하면 이상기후로 인해 수발아 피해 위험성이 높아진 불량환경 하에서도 강하게 자랄 수 있는 식물체 개발 및 작물의 생산성 증대에 효과적이며, 환경 스트레스 내성 작물 개발 플랫폼 구축에도 유용하게 활용될 수 있다.The present invention relates to OsPHS1 ( Oryza sativa pre-harvest sprouting 1) gene derived from rice ( Oryza sativa ) promoting the resistance to athletic fever and more particularly to a recombinant vector comprising OsPHS1 gene derived from rice, , A method of enhancing the resistance of the plant to avalanche compared to the wild type comprising the step of overexpressing the OsPHS1 gene, and a step of overexpressing the OsPHS1 gene by transforming the plant cell with a recombinant vector containing OsPHS1 gene derived from rice A method for producing a transgenic plant having increased resistance to athrax compared to a wild-type plant, a transgenic plant produced by the above method, a seed thereof, and a composition for enhancing the resistance to athletic resistance of a plant containing a recombinant vector containing OsPHS1 gene derived from rice .
According to the present invention, the plants transformed with OsPHS1 gene derived from rice are more resistant to the aphrodisiac resistance than those of wild-type plants. Therefore, the use of the OsPHS1 gene can be used to develop a plant that can grow strongly even in a poor environment, And it can be useful for constructing environmental stress tolerance crop development platform.
Description
본 발명은 수발아 저항성을 증진시키는 벼(Oryza sativa) 유래의 OsPHS1(Oryza sativa pre-harvest sprouting 1) 유전자 및 이의 용도에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 벼 유래의 OsPHS1 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 식물세포에 형질전환시켜 OsPHS1 유전자를 과발현하는 단계를 포함하는 야생형에 비해 식물의 수발아 저항성을 증진시키는 방법, 벼 유래의 OsPHS1 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 식물세포에 형질전환시켜 OsPHS1 유전자를 과발현하는 단계를 포함하는 야생형에 비해 수발아 저항성이 증진된 형질전환 식물체의 제조 방법, 상기 방법에 의해 제조된 형질전환 식물체 및 이의 종자, 및 벼 유래의 OsPHS1 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 함유하는 식물체의 수발아 저항성 증진용 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to OsPHS1 ( Oryza sativa pre-harvest sprouting 1) gene derived from rice ( Oryza sativa ) promoting the resistance to athletic fever and more particularly to a recombinant vector comprising OsPHS1 gene derived from rice, , A method of enhancing the resistance of the plant to avalanche compared to the wild type comprising the step of overexpressing the OsPHS1 gene, and a step of overexpressing the OsPHS1 gene by transforming the plant cell with a recombinant vector containing OsPHS1 gene derived from rice A method for producing a transgenic plant having increased resistance to athrax compared to a wild-type plant, a transgenic plant produced by the above method, a seed thereof, and a composition for enhancing the resistance to athletic resistance of a plant containing a recombinant vector containing OsPHS1 gene derived from rice .
전 인류의 절반이 주식으로 삼고 있는 벼는 세계적으로 가장 중요한 식량 작물이다. 20세기 이후 종자 생산량 증대, 양질의 종자 생산, 수확 후 안정성 유지와 같은 농업형질 증진을 위해 관행 육종방법으로 수많은 벼 재배종들이 개발되어졌다(Khush, Plant Mol Biol ., 35:25-34, 1997; Kovach et al., Trends Genet., 23:578-587, 2007). 종자의 휴면성은 수분, 빛, 온도 등 적절한 환경적 조건에서도 종자 발아가 억제되는 생리형질이다(Bewley, Plant Cell, 9:1055-1066, 1997). 일반적으로 종자가 발달하는 과정에서 정상적으로 생성되는 휴면성은 완숙 종자에서 일정기간 동안 유지되며, 시간이 지나면 휴면성이 타파된다. 종자의 휴면은 식물의 생존에 필요한 기본 형질로서, 예를 들어 휴면 종자는 발아하지 않은 상태로 보다 먼 지역까지 확산될 수 있는 기회를 얻게 되며 생존에 불리한 환경 조건에서 발아되지 않음으로서 극심한 환경스트레스 조건에서도 생명을 유지한 채로 좋은 환경이 될 때까지 기다릴 수 있다.Rice, which is the stock of half of all humanity, is the most important food crop in the world. Numerous rice cultivars have been developed as a method of breeding to enhance agricultural characteristics such as increased seed production, good seed production and post-harvest stability after the 20th century (Khush, Plant Mol Biol . , ≪ / RTI > 35: 25-34,1997; Kovach et al ., Trends Genet. , ≪ / RTI > 23: 578-587, 2007). Seed dormancy is a physiological trait that inhibits seed germination under appropriate environmental conditions such as moisture, light, and temperature (Bewley, Plant Cell , 9: 1055-1066, 1997). In general, the dormancy that normally occurs during the development of the seed is maintained for a certain period in the ripened seed, and the dormancy is overcome over time. Seed dormancy is a basic trait necessary for the survival of plants, for example, dormant seeds have the opportunity to spread to a more distant region without germination and are not germinated under adverse environmental conditions, resulting in extreme environmental stress conditions You can also wait until you are in a good environment while maintaining your life.
만약 종자의 휴면성이 없거나 매우 약하다면 비가 많이 와서 수분이 계속 높은 환경이 지속되면 수확전에 미성숙한 종자들이 이삭에 달린 채로 발아가 일어날 것이다. 이런 현상을 수발아(pre-harvest sprouting, PHS)라고 한다(Bewley and Black, Seeds, 1994; Finkelstein et al., Ann Rev Plant Biol ., 59:387-415, 2008). 따라서 수확시기에 종자 휴면성은 벼, 밀, 옥수수 등 주요 곡물에서 중요한 농업형질이며, 전 세계적으로 곡물의 수발아에 의한 생산량 감소와 곡물 품질 저하 때문에 경제적 손실이 심각한 상황이다. 이와 반대로, 종자의 휴면성이 너무 심하면 경작지에서 발아가 균일하게 유지되지 못하기 때문에 적절한 수준의 휴면보유는 새로운 품종 개발에 매우 중요한 농업적 특성이다.If the seeds are not dormant or very weak, if the rain is high and the water is constantly high, germination will occur with immature seeds on the ears before harvest. This phenomenon is referred to as pre-harvest sprouting (PHS) (Bewley and Black, Seeds , 1994; Finkelstein et al ., Ann Rev Plant Biol . , 59: 387-415, 2008). Therefore, seed dormancy at harvest time is an important agricultural trait in major crops such as rice, wheat, and corn, and economic losses are serious due to a decrease in grain production and grains quality worldwide. On the other hand, if seed dormancy is too high, germination can not be maintained uniformly on the cultivated land. Therefore, appropriate level of dormancy is an important agricultural characteristic for the development of new varieties.
일반적으로 야생 벼의 종자휴면성이 강한데 비해 오랫동안 육종에 의해 개발된 자포니카형 벼 재배종 들은 농사짓기 편하게 휴면성이 약화되었으며, 개발된 벼 재배종간에도 종자 휴면 정도가 매우 다양하다. 종자 발달과정에서 출수후 약 1주일 이내에 배아의 분화가 완성되고 약 25일경에 배아의 성숙이 끝나면서 휴면성을 획득하게 되는데 이를 1차 휴면성(primary dormancy)라고 한다. 종자의 1차 휴면성은 수많은 내적 요인과 환경 인자에 의해 영향을 받는 유전적으로 복잡한 특성이다(Li and Foley, Trends Plant Sci ., 2:384-389, 1997). 종자가 성숙하면 휴면성이 점진적으로 소실되어지거나 저온 또는 다른 환경적 자극에 의해 타파된다. 국내에서 개발된 벼 품종의 경우 휴면성이 유지되는 기간이 짧은 것으로 보고되어 있다(Suh and Kim, Korean J Crop Sci ., 39;187-192, 1994; Park and Kim, Korean J Crop Sci., 54:241-248, 2009).Generally, the seed dormancy of wild rice is strong, whereas the Japonica type rice cultivars developed by breeding for a long time have weakened dormancy easily for farming, and the degree of dormancy of seeds is very different among developed rice cultivars. In the process of seed development, embryo differentiation is completed within about one week after heading, and about 25 days after embryo maturation is completed, dormancy is obtained. This is called primary dormancy. The primary dormancy of seeds is a genetically complex feature that is influenced by numerous internal and environmental factors (Li and Foley, Trends Plant Sci . , 2: 384-389, 1997). When the seeds mature, the dormancy gradually disappears or is destroyed by cold or other environmental stimuli. It has been reported that rice varieties developed in Korea have a short duration of dormancy (Suh and Kim, J Crop Sci . , 39, 187-192, 1994. Park and Kim, J Crop Sci. , 54: 241-248, 2009).
식물호르몬인 ABA(abscisic acid)는 종자의 휴면성을 획득하고 유지하는 과정에 관여하는 중요 조절자로 알려져 있다(Gubler et al., Curr Op in Plant Biol., 8:183-187, 2005; Kermode, J Plant Growth Regulation., 24:319-344, 2005). ABA의 생합성과 ABA 반응성은 벼, 옥수수와 같은 주요 곡물의 종자 휴면성에 영향을 주는 인자이다. 벼 종자의 휴면성은 ABA 뿐만 아니라 종자 성숙기의 환경조건, 수확후 종자보관 온도, 수분함량, 산소, 질소, 이산화탄소 등 다양한 조건에 의해 영향을 받는다(Roberts, J Exp Botany, 13:75-94, 1962; Ikehashi, Jap J Breeding, 22:209-216, 1972). 또한 벼 종자의 휴면은 종피의 물리적 특성이나 종피가 포함하는 화학적 물질에 따라서 영향을 받는 것으로 알려져 있다(Bewley and Black, Seeds, 1994). 종자의 휴면성이 여러 가지 다양한 유전자에 의해 조절된다고 알려져 있음에도 불구하고 종자 휴면의 유전적 근원에 대해서는 거의 알려져 있지 않다.ABC (abscisic acid), a plant hormone, is known to be an important regulator involved in the process of acquiring and maintaining seed dormancy (Gubler et al ., Curr Op in Plant Biol. , 8: 183-187, 2005; Kermode, J Plant Growth Regulation. , 24: 319-344, 2005). ABA biosynthesis and ABA reactivity are factors affecting the seed dormancy of major crops such as rice and maize. The dormancy of rice seeds is influenced not only by ABA but also by various conditions such as the environmental conditions of seed maturity, postharvest seed storage temperature, moisture content, oxygen, nitrogen and carbon dioxide (Roberts, J Exp Botany , 13: 75-94, 1962 ; Ikehashi, Jap J Breeding , 22: 209-216, 1972). In addition, the dormancy of rice seeds is known to be influenced by the chemical properties of the seed coat and the physical properties of the seed coat (Bewley and Black, Seeds , 1994). Although the dormancy of seeds is known to be regulated by a variety of genes, little is known about the genetic origin of seed dormancy.
이러한 배경하에서, 본 발명자들은 이상기후로 인해 수발아 피해 위험성이 높아진 불량환경 하에서도 적응할 수 있는 종자 또는 작물을 개발하기 위하여 예의 노력한 결과, 종자 발아 특성을 조절할 수 있는, 즉, 수발아 저항성 조절 유전자로서 벼 유래의 OsPHS1 유전자를 발굴하였으며, 이를 포함하는 재조합 벡터를 형질전환시킨 식물체를 제조하고, 상기 형질전환된 식물체 또는 이로부터 수득한 종자의 수발아 저항성이 야생형 식물체 또는 종자와 비교하여 증진되는 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다. Under these circumstances, the inventors of the present invention have made intensive efforts to develop seeds or crops that can be adapted even in a poor environment in which the risk of damage due to abnormal weather has been increased due to an abnormal climate. As a result, they have found that seeds germination characteristics can be controlled, The OsPHS1 gene derived from the transgenic plant or the seed obtained from the transformed plant was obtained by confirming that the resistance to avalanche of the transformed plant or the seed was enhanced in comparison with the wild type plant or seed, Thereby completing the present invention.
본 발명의 목적은 수발아 저항성을 가지는 작물을 개발하기 위하여, 벼(Oryza sativa) 유래의 OsPHS1(Oryza sativa pre-harvest sprouting 1) 유전자를 포함하는, 야생형에 비해 식물의 수발아 저항성을 증진시키는 재조합 벡터 및 상기 벡터로 형질전환된 형질전환체를 제공하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide a recombinant vector which promotes the resistance of a plant to the avalanche compared to wild type, including OsPHS1 ( Oryza sativa pre-harvest sprouting 1) gene derived from rice ( Oryza sativa ) And to provide a transformant transformed with said vector.
본 발명의 다른 목적은 상기 재조합 벡터를 식물세포에 형질전환시켜 OsPHS1 유전자를 과발현하는 단계를 포함하는 야생형에 비해 식물의 수발아 저항성을 증진시키는 방법, 상기 유전자를 이용하여 수발아 저항성이 향상된 형질전환 식물체의 제조 방법, 상기 방법에 의해 제조된 수발아 저항성이 증진된 형질전환 식물체 및 이의 종자를 제공하기 위한 것이다.It is another object of the present invention to provide a method for enhancing the resistance of a plant to avalanche compared to a wild type comprising overexpressing the OsPHS1 gene by transforming the recombinant vector into a plant cell, A method for producing the same, a transgenic plant improved in resistance to athlete's foot produced by the method, and seeds thereof.
본 발명의 또 다른 목적은 벼 유래의 OsPHS1 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 함유하는 식물체의 수발아 저항성 증진용 조성물을 제공하기 위한 것이다. It is still another object of the present invention to provide a composition for enhancing aberration resistance of a plant containing a recombinant vector comprising OsPHS1 gene derived from rice.
상기의 목적을 달성하기 위한 하나의 양태로서, 본 발명은 식물의 수발아 저항성을 증진시키는, 서열번호 1로 표시되는 유전자를 포함하는 형질전환용 재조합 벡터를 제공한다.As one embodiment for achieving the above object, the present invention provides a recombinant vector for transfection comprising a gene represented by SEQ. ID.
본 발명에서 용어 "수발아(pre-harvest sprouting, PHS)"는 생리적 성숙기에 도달한 이삭이 강우로 인하여 발생하는 습한 조건으로 수확 전 종실이 이삭에 달린 채로 발아하는 현상으로, 곡물에서 중요한 농업형질인 종자 휴면성(seed dormancy)과 관련이 있는 것으로 알려져 있다.The term "pre-harvest sprouting (PHS)" in the present invention refers to a phenomenon in which the seeds reaching the physiological maturity germinate with the seeds before harvest in wet conditions caused by rainfall, It is known to be associated with seed dormancy.
본 발명에서 용어 "종자 휴면성(seed dormancy)"은 성숙한 종자에 적당한 발아 조건을 주어도 일정 기간 동안 발아하지 않는 현상으로, 종자의 휴면성이 없거나 매우 약하다면 비가 많이 와서 수분이 계속 높은 환경이 지속되면 수확전에 미성숙한 종자들이 이삭에 달린 채로 발아가 일어나는 수발아 현상을 유발하게 된다.The term "seed dormancy" in the present invention refers to a phenomenon in which germination does not occur for a certain period of time even if germination conditions suitable for mature seeds are given. If the seed is not dormant or very weak, Early immature seeds will cause germination with germination on the ears.
본 발명에서 서열번호 1로 표시되는 유전자인 "OsPHS1(Oryza sativa pre-harvest sprouting 1)"은 벼(Oryza sativa) 유래 유전자로, 염색체 3번(chromosome 3)에 위치한 현재까지 기능이 알려지지 않은 Os03g20770 유전자이다. In the present invention, "OsPHS1 ( Oryza sativa pre-harvest sprouting 1)" is a gene derived from rice ( Oryza sativa ). OsO3g20770 gene whose function is unknown at
본 발명의 일실시예에 있어서, 본 발명의 수발아성 원인 유전자로 선발된 벼 유래 OsPHS1 유전자는 종자 특이적으로 발현됨을 확인하였으며, 현재까지 알려지지 않은 OsPHS1 유전자의 기능이 종자와 밀접하게 연관되어 있음을 알 수 있었다(도 4 및 도 5). 또한, OsPHS1 유전자의 과발현을 통해서 벼 종자의 수발아 저항성이 증진됨을 확인하였으며(도 9), OsPHS1 과발현 애기장대 형질전환체가 대조군인 야생형 애기장대에 비해 종자 휴면성이 증가되었음을 확인할 수 있었다(도 11).In one embodiment of the present invention, the rice-derived OsPHS1 gene selected as the causative agent gene of the present invention has been confirmed to be seed-specific and the OsPHS1 gene function unknown to date is closely related to the seed (Figs. 4 and 5). In addition, it was confirmed that the overexpression of the OsPHS1 gene promoted the avalanche resistance of rice seeds (Fig. 9). It was confirmed that the OsPHS1 overexpressed Arabidopsis transformants had increased seed dormancy compared to the control wild type Arabidopsis thaliana (Fig. 11).
본 발명에서 용어 "야생형"이란 본 발명의 벼 유래 OsPHS1 유전자를 포함하는 형질전환 식물체에 대한 대조군을 의미한다. 구체적으로 상기 식물체는 벼 또는 애기장대이며, 벼의 경우 이 기술분야에 알려진 벼의 모든 품종을 포함한다. 더욱 구체적으로 상기 벼 식물체는 동진벼 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. The term "wild type" in the present invention means a control group for transgenic plants containing the rice-derived OsPHS1 gene of the present invention. Specifically, the plant is rice or Arabidopsis, and rice includes all varieties of rice known in the art. More specifically, the rice plant may be Dongjin rice, but is not limited thereto.
본 발명의 용어 "식물체"란 식물이 지닌 유형의 몸으로, 식물의 전체, 식물의 일부, 종자 또는 식물 세포를 포함할 수 있다. The term "plant" of the present invention is intended to include a plant type, a whole plant, part of a plant, seed or plant cell.
본 발명에서 용어 "수발아 저항성(pre-harvest sprouting tolerance)"이란 수확 전 종실이 이삭에 달린 채로 발아되지 않는 성질로, 생리적 성숙기에 도달한 이삭이 강우로 인하여 발생하는 습한 조건에 쳐하더라도, 종자 휴면성이 증가되어 일정 기간 동안 종자의 발아를 억제하는 식물의 저항성을 의미한다.The term "pre-harvest sprouting tolerance" in the present invention means that seedling before harvesting does not germinate on the ears. Even if the ears reaching the physiological maturity are exposed to wet conditions caused by rainfall, And the resistance of the plant to inhibit seed germination for a certain period of time.
본 발명에서 용어 "재조합"은 세포가 이종의 핵산을 복제하거나, 상기 핵산을 발현하거나 또는 펩티드, 이종의 펩티드 또는 이종의 핵산에 의해 코딩된 폴리펩티드를 발현하는 세포를 지칭하는 것이다. 재조합 세포는 상기 세포의 야생형 형태에서는 발견되지 않는 유전자 또는 유전자 절편을, 센스 또는 안티센스 형태 중 하나로 발현할 수 있다. 또한 재조합 세포는 야생형 상태의 세포에서 발견되는 유전자를 발현할 수 있으나, 상기 유전자는 변형된 것으로서 인위적인 수단에 의해 세포 내 재도입된 것이다. The term "recombinant" as used herein refers to a cell in which a cell replicates a heterologous nucleic acid, expresses the nucleic acid, or expresses a polypeptide encoded by a peptide, heterologous peptide or heterologous nucleic acid. Recombinant cells can express genes or gene segments that are not found in the wild-type form of the cells, either in sense or antisense form. In addition, recombinant cells can express genes found in wild-type cells, but these genes have been modified and reintroduced intracellularly by artificial means.
본 발명에서, 상기 OsPHS1 유전자 서열은 재조합 벡터 내로 삽입될 수 있다. 본 발명의 용어 "벡터"는 세포 내로 전달하는 DNA 단편(들), 핵산 분자를 지칭할 때 사용된다. 벡터는 DNA를 복제시키고, 숙주세포에서 독립적으로 재생산될 수 있다. 재조합 벡터는 세균 플라스미드, 파아지, 효모 플라스미드, 식물 세포 바이러스, 포유동물 세포 바이러스 벡터, 또는 다른 벡터를 의미한다. 대체로, 임의의 플라스미드 및 벡터는 숙주 내에서 복제 및 안정화할 수 있다면 사용될 수 있다. 상기 발현 벡터의 중요한 특성은 복제 원점, 프로모터, 마커 유전자 및 번역 조절 요소(translation control element)를 가지는 것이다.In the present invention, the OsPHS1 gene sequence can be inserted into a recombinant vector. The term "vector" of the present invention is used to refer to a DNA fragment (s), nucleic acid molecule, which is transferred into a cell. The vector replicates the DNA and can be independently regenerated in the host cell. The recombinant vector means a bacterial plasmid, a phage, a yeast plasmid, a plant cell virus, a mammalian cell viral vector, or other vector. In principle, any plasmid and vector can be used if it can replicate and stabilize within the host. An important characteristic of the expression vector is that it has a replication origin, a promoter, a marker gene and a translation control element.
OsPHS1 유전자 각각의 서열 및 적당한 전사/번역 조절 신호를 포함하는 발현 벡터는 당업자에 주지된 방법에 의해 구축될 수 있다. 상기 방법은 시험관 내 재조합 DNA 기술, DNA 합성 기술 및 생체 내 재조합 기술 등을 포함한다. 상기 DNA 서열은 mRNA 합성을 이끌기 위해 발현 벡터 내의 적당한 프로모터에 효과적으로 연결될 수 있다. 또한 발현 벡터는 번역 개시 부위로서 리보솜 결합 부위 및 전사 터미네이터를 포함할 수 있다.Expression vectors containing the respective sequences of the OsPHS1 gene and appropriate transcription / translation control signals can be constructed by methods known to those skilled in the art. Such methods include in vitro recombinant DNA technology, DNA synthesis techniques, and in vivo recombination techniques. The DNA sequence can be effectively linked to appropriate promoters in the expression vector to drive mRNA synthesis. The expression vector may also include a ribosome binding site and a transcription terminator as a translation initiation site.
본 발명의 재조합 벡터의 바람직한 예는 아그로박테리움 투머파시엔스와 같은 적당한 숙주에 존재할 때 그 자체의 일부, 소위 T-영역을 식물 세포로 전이시킬 수 있는 Ti-플라스미드 벡터이다. 다른 유형의 Ti-플라스미드 벡터(EP 0 116 718 B1호 참조)는 현재 식물 세포, 또는 잡종 DNA를 식물의 게놈 내에 적당하게 삽입시키는 새로운 식물이 생산될 수 있는 원형질체로 잡종 DNA 서열을 전이시키는데 이용되고 있다. Ti-플라스미드 벡터의 특히 바람직한 형태는 EP 0 120 516 B1호 및 미국 특허 제4,940,838호에 청구된 바와 같은 소위 바이너리(binary) 벡터이다. 본 발명에 따른 DNA를 식물 숙주에 도입시키는데 이용될 수 있는 다른 적합한 벡터는 이중 가닥 식물 바이러스(예를 들면, CaMV) 및 단일 가닥 바이러스, 게미니 바이러스 등으로부터 유래될 수 있는 것과 같은 바이러스 벡터, 예를 들면 비완전성 식물 바이러스 벡터로부터 선택될 수 있다. 그러한 벡터의 사용은 특히 식물 숙주를 적당하게 형질전환하는 것이 어려울 때 유리할 수 있다.A preferred example of the recombinant vector of the present invention is a Ti-plasmid vector capable of transferring a so-called T-region to a plant cell when present in a suitable host, such as Agrobacterium tumefaciens. Other types of Ti-plasmid vectors (see
본 발명의 재조합 발현 벡터에서, 상기 프로모터는 형질전환에 적합한 프로모터들로서, 바람직하게는 CaMV 35S 프로모터, 액틴 프로모터, 유비퀴틴 프로모터, pEMU 프로모터, MAS 프로모터, 히스톤 프로모터 또는 Clp 프로모터일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 용어 "프로모터"란 구조 유전자로부터의 DNA 상부의 영역을 의미하며 전사를 개시하기 위하여 RNA 중합효소가 결합하는 DNA 분자를 말한다. "식물 프로모터"는 식물 세포에서 전사를 개시할 수 있는 프로모터이다. "항시성(constitutive) 프로모터"는 대부분의 환경 조건 및 발달 상태 또는 세포 분화하에서 활성이 있는 프로모터이며, 본 발명에서는 항시성 프로모터의 사용이 바람직할 수 있다. 따라서, 항시성 프로모터는 선택 가능성을 제한하지 않는다.In the recombinant expression vector of the present invention, the promoter may be, but is not limited to, the promoters suitable for transformation, preferably the
본 발명의 재조합 벡터에서, 통상의 터미네이터를 사용할 수 있으며, 그 예로는 노팔린 신타아제(NOS), 벼 α-아밀라아제 RAmy1 A 터미네이터, 아그로박테리움 튜머파시엔스(Agrobacteriumtumefaciens)의 옥토파인(Octopine) 유전자의 터미네이터, 파세올린(phaseoline) 터미네이터, 대장균의 rrnB1/B2 터미네이터 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 터미네이터의 필요성에 관하여, 터미네이터 영역이 식물 세포에서의 유전자 전사의 확실성 및 효율을 증가시키는 것으로 일반적으로 알려져 있다. 그러므로, 터미네이터의 사용은 본 발명의 내용에서 매우 바람직하다. In the recombinant vector of the present invention, a conventional terminator can be used. Examples thereof include nopaline synthase (NOS), rice α-amylase RAmy1 A terminator, Agrobacterium tumefaciens Octopine gene A phaseoline terminator of Escherichia coli, and an rrnB1 / B2 terminator of Escherichia coli, but the present invention is not limited thereto. Regarding the need for a terminator, it is generally known that the terminator region increases the certainty and efficiency of gene transcription in plant cells. Therefore, the use of a terminator is highly desirable in the context of the present invention.
재조합 벡터는 바람직하게는 하나 이상의 선택성 마커를 포함할 수 있다. 상기 마커는 통상적으로 화학적인 방법으로 선택될 수 있는 특성을 갖는 핵산 서열로, 형질전환된 세포를 비형질전환 세포로부터 구별할 수 있는 모든 유전자가 이에 해당된다. 그 예로는 글리포세이트(glyphosate) 또는 포스피노트리신(phosphinothricin)과 같은 제초제 저항성 유전자, 카나마이신(kanamycin), 하이그로마이신(hygromycin), 클로람페니콜(chloramphenicol), G418, 블레오마이신(Bleomycin)과 같은 항생제 내성 유전자, aadA 유전자 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The recombinant vector may preferably comprise one or more selectable markers. The marker is typically a nucleic acid sequence having a property that can be selected by a chemical method, and includes all genes capable of distinguishing a transformed cell from a non-transformed cell. Examples include herbicide resistance genes such as glyphosate or phosphinothricin, antibiotics such as kanamycin, hygromycin, chloramphenicol, G418, Bleomycin, Resistant gene, aadA gene, and the like, but are not limited thereto.
다른 하나의 양태로서, 본 발명은 본 발명의 OsPHS1(Oryza sativa pre-harvest sprouting 1) 유전자를 포함한 재조합 벡터로 형질전환된 수발아 저항성이 증진된 형질전환 식물체를 제공한다.In another embodiment, the present invention provides a transgenic plant having enhanced avalanche resistance transformed with a recombinant vector containing OsPHS1 ( Oryza sativa pre-harvest sprouting 1) gene of the present invention.
본 발명에서 용어 "형질전환(transformation)"이란 외부로부터 주어진 유전물질인 DNA에 의해 개체 또는 세포의 형질이 유전적으로 변화하는 것을 의미하는 것으로, 본 발명에서는 상기 서열번호 1로 표시되는 벼(Oryza sativa) 유래의 OsPHS1(Oryza sativa pre-harvest sprouting 1) 유전자 도입에 의해 형질전환된 식물의 수발아 저항성이 증진된 것을 의미한다. The term "transformation" in the present invention means genetically changing the traits of an individual or a cell by DNA, which is a genetic material given from the outside. In the present invention, the rice ( Oryza sativa ( Oryza sativa pre-harvest sprouting 1) gene derived from OsPHS1.
본 발명에서 본 발명의 재조합 발현 벡터로 형질전환하는 것은 당업자에게 공지된 형질전환기술에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 미세사출법 (microprojectile bombardment), 입자 총 충격법 (particle gun bombardment), 실리콘 탄화물 위스커(Silicon carbide whiskers), 초음파 처리(sonication), 일렉트로포레이션(electroporation), PEG-매개 융합법(PEG-mediated fusion), 미세주입법 (microinjection), 리포좀 매개법(liposome-mediated method), 인-플란타 형질전환법(In planta transformation), 진공 침윤법(Vacuum infiltration method), 화아침지법(floral meristem dipping method), 또는 아그로박테리움(Agrobacterium sp.) 매개에 의한 방법 등을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.Transformation with the recombinant expression vector of the present invention in the present invention can be carried out by a transformation technique known to a person skilled in the art. For example, microprojectile bombardment, particle gun bombardment, silicon carbide whiskers, sonication, electroporation, PEG-mediated fusion PEG-mediated fusion, microinjection, liposome-mediated method, In planta transformation, Vacuum infiltration method, floral meristem dipping method, Agrobacterium sp. mediated method, and the like, but the present invention is not limited thereto.
본 발명에서 용어 "형질전환체"란 본 발명의 수발아 저항성을 증진시키는 벼 유래의 OsPHS1(Oryza sativa pre-harvest sprouting 1) 유전자를 포함하는 재조합 발현 벡터로 형질 전환된 숙주 세포를 의미한다. In the present invention, the term "transformant" means a host cell transformed with a recombinant expression vector containing OsPHS1 ( Oryza sativa pre-harvest sprouting 1) gene derived from rice, which promotes the resistance to sprains of the present invention.
상기 형질전환체는 미생물이 바람직하며, 이에 제한되지는 않으나, 대장균(Escherichia coli), 바실러스 서브틸리스 (Bacillus subtilis), 스트렙토마이세스(Streptomyces), 슈도모나스(Pseudomonas), 프로테우스 미라빌리스(Proteus mirabilis), 스타필로코쿠스(Staphylococcus) 및 아그로박테리움 투메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens)일 수 있으며, 보다 바람직하게는 아그로박테리움 투메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens)일 수 있다. The transformants, and microorganisms are preferred, but are not limited to, Escherichia coli (Escherichia coli), Bacillus subtilis (Bacillus subtilis), Streptomyces (Streptomyces), Pseudomonas (Pseudomonas), Proteus Mira Billy's (Proteus mirabilis ), Staphylococcus and Agrobacterium tumefaciens , and more preferably Agrobacterium tumefaciens . The term " Agrobacterium tumefaciens "
또 다른 하나의 양태로서, 본 발명은 서열번호 1로 표시되는 벼(Oryza sativa) 유래의 OsPHS1(Oryza sativa pre-harvest sprouting 1) 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 식물세포에 형질전환시켜 OsPHS1 유전자를 과발현하는 단계를 포함하는 야생형에 비해 식물의 수발아 저항성을 증진시키는 방법을 제공한다.In another embodiment, the present invention relates to a method for producing a plant cell, which comprises transforming a plant cell with a recombinant vector comprising OsPHS1 ( Oryza sativa pre-harvest sprouting 1) gene derived from rice ( Oryza sativa ) Wherein the method comprises the steps of:
상기 식물세포를 형질전환시키는 방법은 전술한 바와 같다.The method of transforming the plant cell is as described above.
본 발명의 일실시예에 따른 방법에서, 상기 OsPHS1 유전자는 서열번호 1의 염기 서열로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 상기 염기 서열의 상동체가 본 발명의 범위 내에 포함된다. 구체적으로, 상기 유전자는 서열번호 1의 염기 서열과 각각 70% 이상, 더욱 바람직하게는 80% 이상, 더 더욱 바람직하게는 90% 이상, 가장 바람직하게는 95% 이상의 서열 상동성을 가지는 염기 서열을 포함할 수 있다. 폴리뉴클레오티드에 대한 "서열 상동성의 %"는 두 개의 최적으로 배열된 서열과 비교 영역을 비교함으로써 확인되며, 비교 영역에서의 폴리뉴클레오티드 서열의 일부는 두 서열의 최적 배열에 대한 참고 서열(추가 또는 삭제를 포함하지 않음)에 비해 추가 또는 삭제(즉, 갭)를 포함할 수 있다.In the method according to an embodiment of the present invention, the OsPHS1 gene may be a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, but is not limited thereto. In addition, homologues of the nucleotide sequences are included within the scope of the present invention. Specifically, the gene has a nucleotide sequence having a sequence homology of 70% or more, more preferably 80% or more, still more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more, with the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 . "% Of sequence homology to polynucleotides" is ascertained by comparing the comparison region with two optimally aligned sequences, and a portion of the polynucleotide sequence in the comparison region is the reference sequence for the optimal alignment of the two sequences (I. E., A gap) relative to the < / RTI >
또 다른 하나의 양태로서, 본 발명은 서열번호 1로 표시되는 벼 유래의 OsPHS1 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 식물세포에 형질전환시켜 OsPHS1 유전자를 과발현하는 단계를 포함하는 야생형에 비해 수발아 저항성이 증진된 형질전환 식물체의 제조 방법을 제공한다.In another embodiment, the present invention relates to a method for producing a recombinant vector comprising the step of transfecting a plant cell with a recombinant vector comprising the OsPHS1 gene derived from rice, which is represented by SEQ ID NO: 1, to overexpress the OsPHS1 gene, A method for producing a transgenic plant is provided.
상기 식물세포를 형질전환시키는 방법은 전술한 바와 같으며, 또한, 본 발명의 방법은 상기 형질전환된 식물세포로부터 형질전환 식물을 재분화하는 단계를 포함한다. 형질전환 식물을 재분화하는 방법은 당업계에 공지된 임의의 방법을 이용할 수 있다. 캘러스 또는 원형질체 배양으로부터 성숙한 식물의 재분화를 위한 기술은 수많은 여러 가지 종에 대해서 당업계에 주지되어 있다(Handbook of Plant Cell Culture, 1-5권, 1983-1989 Momillan, N.Y.).The method of transforming the plant cell is as described above. Further, the method of the present invention includes a step of regenerating the transformed plant from the transformed plant cell. Regeneration of transgenic plants can be carried out by any method known in the art. Techniques for the regeneration of mature plants from callus or protoplast cultures are well known in the art for a number of different species (Handbook of Plant Cell Culture, Vol. 1-5, 1983-1989, Momillan, N. Y.).
본 발명의 일실시예에 따른 방법에서, 상기 OsPHS1 유전자는 서열번호 1의 염기 서열로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the method according to an embodiment of the present invention, the OsPHS1 gene may be a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, but is not limited thereto.
또 다른 하나의 양태로서, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 수발아 저항성이 증진된 형질전환 식물체 및 이의 종자를 제공한다.In another aspect, the present invention provides transgenic plants and seeds thereof produced by the above method with enhanced avalanche resistance.
상기 식물체는 단자엽 식물 또는 쌍자엽 식물 일 수 있고, 바람직하게는 벼(Oryza sativa) 식물 또는 애기장대(Arabidopsis thaliana)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The plant may be a monocot plant or plant ssangjayeop, preferably rice (Oryza sativa) plants or Arabidopsis (Arabidopsis thaliana , but are not limited thereto.
또 다른 하나의 양태로서, 본 발명은 서열번호 1의 염기 서열로 이루어진 벼 유래의 OsPHS1 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 함유하는 식물체의 수발아 저항성 증진용 조성물을 제공한다. 상기 조성물은 유효성분으로 서열번호 1의 염기 서열로 이루어진 OsPHS1 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 식물에 형질전환함으로써 식물체의 수발아 저항성을 증진시킬 수 있는 것이다.In yet another embodiment, the present invention provides a composition for promoting aberration resistance of a plant containing a recombinant vector comprising a rice-derived OsPHS1 gene comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. The above composition is capable of enhancing the aphrodisiac resistance of a plant by transforming a plant with a recombinant vector comprising the OsPHS1 gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 as an active ingredient.
본 발명에 따르면, 벼 유래의 OsPHS1 유전자가 형질전환된 식물체는 야생형 식물체에 비해 수발아 저항성이 증진되므로, 이를 이용하면 이상기후로 인해 수발아 피해 위험성이 높아진 불량환경 하에서도 강하게 자랄 수 있는 식물체 개발 및 작물의 생산성 증대에 효과적이며, 환경 스트레스 내성 작물 개발 플랫폼 구축에도 유용하게 활용될 수 있다. According to the present invention, the plants transformed with OsPHS1 gene derived from rice are more resistant to the aphrodisiac resistance than those of wild-type plants. Therefore, the use of the OsPHS1 gene can be used to develop a plant that can grow strongly even in a poor environment, And it can be useful for constructing environmental stress tolerance crop development platform.
도 1은 수발아성 돌연변이체 phs1의 수발아성 조사 결과(A) 및 종자 발아율 측정 결과(B)를 나타낸 도이다.
도 2는 수발아성 돌연변이체 phs1에 삽입된 Ds 전이인자의 위치를 나타낸 모식도이다.
도 3은 수발아성 돌연변이체 phs1의 종자에서 수발아 저항성 관련 유전자인 OsPHS1의 발현 정도를 확인한 도이다.
도 4는 공공 데이터베이스(Public DB) 탐색을 통해 수발아 저항성 관련 유전자인 OsPHS1 유전자의 벼 조직별 발현 양상을 분석한 결과를 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명의 OsPHS1 프로모터-GUS 벡터가 도입된 형질전환 벼 종자에서 종자 발달에 따른 GUS 발현 양상을 나타낸 사진이다. 여기에서, An은 약(anther), St는 주두(stigma), Ov는 배주(ovule), Ovt는 배주관다발(ovule track), Em은 배(embryo), En은 배유(endosperm), Al은 호분층(aleurone layer)이다.
도 6은 본 발명의 OsPHS1-GFP 융합단백질이 도입된 벼의 원형질체에서 일시발현시킨 OsPHS1-GFP 단백질의 형광 분포를 관찰한 현미경 사진이다.
도 7은 본 발명의 수발아 저항성을 증진시킨 형질전환 식물체 제조를 위한 OsPHS1 유전자 형질전환 벡터의 다이어그램을 나타낸 도이다.
도 8은 RT-PCR 방법을 이용하여, 본 발명의 OsPHS1 유전자 도입 과발현 벼 형질전환체의 OsPHS1 유전자 발현 정도를 분석한 결과를 나타낸 도이다. 이때, WT는 원품종인 야생형 동진벼이며, 35S:PHS1 / phs1 Transformant(3, 8-2, 10-1, 24-4, 30)는 OsPHS1 유전자가 도입되어 상기 유전자가 과발현되도록 형질전환된 벼이다.
도 9는 본 발명의 OsPHS1 유전자 도입 과발현 벼 형질전환체의 미성숙 종자 발아율 측정 결과를 나타낸 도이다.
도 10은 RT-PCR 방법을 이용하여, 본 발명의 OsPHS1 유전자 도입 과발현 애기장대 형질전환체의 OsPHS1 유전자 발현 정도를 분석한 결과를 나타낸 도이다. 이때, Col-0은 야생형 애기장대이며, 35SP:OsPHS1(1, 3, 6, 9, 11, 13)은 OsPHS1 유전자가 도입되어 상기 유전자가 과발현되도록 형질전환된 애기장대이다.
도 11은 본 발명의 OsPHS1 유전자 도입 과발현 애기장대 형질전환체의 종자 발아율 측정 결과(A) 및 ABA 처리에 따른 종자 발아 억제율 분석 결과(B)를 나타낸 도이다. 이때, Col-0(Lane 1)은 야생형 애기장대이며, 35SP:OsPHS1(Lane 2, 3, 4, 5)은 OsPHS1 유전자가 도입되어 상기 유전자가 과발현되도록 형질전환된 애기장대이다.Brief Description of the Drawings [ Fig. 1] Fig. 1 is a diagram showing the results of the water- saline examination (A) and the seed germination rate measurement (B) of the male and female mutants phs1 .
FIG. 2 is a schematic diagram showing the position of the Ds transfer agent inserted into the male and female mutant phs1 . FIG.
FIG. 3 is a graph showing the expression level of OsPHS1, a gene related to the resistance to athlete 's foot, in the seed of the male and female mutant phs1 .
FIG. 4 is a diagram showing the results of analysis of the expression pattern of OsPHS1 gene, which is a gene related to the sporadic resistance, through the search of a public database (Public DB).
FIG. 5 is a photograph showing the expression pattern of GUS according to seed development in the transgenic rice seeds into which the OsPHS1 promoter-GUS vector of the present invention was introduced. Here, An is an anther, St is a stigma, Ov is an ovule, Ovt is an ovule track, Em is an embryo, En is an endosperm, (aleurone layer).
FIG. 6 is a micrograph showing fluorescence distribution of the OsPHS1-GFP protein transiently expressed in protoplasts of rice plants into which the OsPHS1-GFP fusion protein of the present invention was introduced.
FIG. 7 is a diagram showing a diagram of the OsPHS1 gene transfection vector for the production of transgenic plants in which the resistance to aster leaf resistance is improved according to the present invention. FIG.
FIG. 8 is a graph showing the results of analysis of the OsPHS1 gene expression level of the overexpressed rice transgenic overexpressed OsPHS1 gene of the present invention using the RT-PCR method. At this time, WT is a wild-type Dongjinbara of the original variety, and 35S: PHS1 / phs1 Transformant (3, 8-2, 10-1, 24-4, 30) is rice in which OsPHS1 gene is introduced and the gene is overexpressed .
FIG. 9 is a graph showing the results of measuring the immature seed germination rate of the overexpressed rice transgenic plants transfected with the OsPHS1 gene of the present invention.
FIG. 10 is a graph showing the results of analysis of the OsPHS1 gene expression level of the overexpressed Arabidopsis thaliana transformed with the OsPHS1 gene of the present invention using the RT-PCR method. In this case, Col-0 is a wild type Arabidopsis thaliana, and 35SP: OsPHS1 (1, 3, 6, 9, 11, 13) is a Arabidopsis transformed with OsPHS1 gene to overexpress the gene.
FIG. 11 is a graph showing the seed germination rate (A) and the seed germination inhibition rate (B) of the Arabidopsis thaliana transgenic overexpressed OsPHS1 gene of the present invention. In this case, Col-0 (Lane 1) is a wild type Arabidopsis thaliana, and 35SP: OsPHS1 (
이하, 실시예를 통하여 본 발명의 구성 및 효과를 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the constitution and effects of the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited by these examples.
실시예Example 1: One: DsDs 전이인자Metastatic factor 삽입 돌연변이체 집단 분석 및 수발아 저항성 유전자 OsPHS1 선발 Insert mutant population analysis and selection of OsPHS1 resistance gene
수발아(pre-harvest sprouting, PHS)는 생리적 성숙기에 도달한 이삭이 강우로 인하여 발생하는 습한 조건으로 수확 전 종실이 이삭에 달린 채로 발아하는 현상을 말한다. 수확기 곡물에서 발생하는 수발아 현상은 곡물의 생산량 감소 뿐만 아니라 품질이 저하되어 심각한 경제적 손실을 끼치게 된다.Pre-harvest sprouting (PHS) refers to a phenomenon in which Isaac reaching the physiological maturity is germinated due to rainfall and germinated in the ear before harvest. The phenomenon of weeds that occur in harvest crops not only leads to a decrease in the yield of grain but also degrades the quality and causes serious economic losses.
이에, 벼 종자의 수발아 저항성을 조절하는 유전자를 발굴하기 위하여, 동진벼에 Ds 전이인자가 삽입된 돌연변이체 집단 분석을 통해 수발아 저항성이 약한 돌연변이체를 선발하고, 이를 토대로 수발아 저항성 증진 유전자를 탐색, 발굴하였다.In order to identify genes that regulate the resistance of rice seeds to rice plants, mutant strains with weak susceptibility were selected through analysis of mutant strains in which Ds transferase was inserted into Dongjin rice. Based on the mutant strains, Respectively.
실시예Example 1-1: 1-1: DsDs 전이인자Metastatic factor 삽입 돌연변이체 집단 분석 및 Insert mutant population analysis and 수발아성Shovel 돌연변이체( Mutant ( phs1phs1 ) 선발) Selection
벼 종자의 수발아 저항성 증진을 위한 유전자를 선발하기 위하여, 동진벼에 Ds 전이인자가 삽입된 돌연변이체 집단 약 15,000 계통 중에서 포장에서 수발아가 관찰되는 돌연변이체 52 계통, 즉, phs1 수발아성 돌연변이체를 선발하였으며(도 1의 A), 상기 선발된 52 계통 돌연변이체당 각 5개체에 대하여 출수 후 각각 10일, 25일, 40일째의 이삭을 채취하여 100% 상대습도 및 30℃의 온도 조건에서 7일간 배양한 뒤 종자 발아율을 측정하였다(도 1의 B). 이때 대조군은 야생형(wild type) 동진벼를 사용하였다.In order to select genes for enhancing the resistance of the rice seeds to the aquatic resistance, 52 mutant strains, ie phs1 hydrops mutants, were observed in the packaging of about 15,000 mutant strains in which a Ds transfer factor was inserted in Dongjin - (A in FIG. 1). After 5 days of each of the 52 mutants selected, 10, 25, and 40 days old spikes were collected and cultured at 100% relative humidity and 30 ° C for 7 days And the seed germination ratio was measured (Fig. 1B). At this time, wild type Dongjin bean was used as the control group.
그 결과, 하기 도 1에 나타난 바와 같이, 선발된 phs1 돌연변이체는 수발아 현상을 보여 대조군인 동진벼에 비해 수발아 저항성이 약한 것을 확인하였고(도 1의 A), 종자 발아율에 있어서도 대조군인 동진벼의 경우 미성숙 종자 단계인 25 DAH(day after heading) 시기에 종자가 거의 발아되지 않은데 반해, phs1 돌연변이체의 경우 25 DAH(day after heading) 시기에 40% 이상의 종자 발아율을 나타내었다.As a result, as shown in Fig. 1, The phs1 mutant exhibited a mite-like phenomenon, showing that the resistance to aphid resistance was weaker than that of the control group (Fig. 1 A). The seed germination rate of the control group, Dong Jinbyeon , was higher at 25 DAH (day after heading) , Whereas the phs1 mutant showed more than 40% seed germination at 25 DAH (day after heading).
실시예Example 1-2: 수발아 저항성 유전자 1-2: Avalanche resistance gene OsPHS1OsPHS1 선발 Selection
상기 실시예 1-1에서 선발한 수발아성 phs1 돌연변이체에서 Ds 전이인자가 삽입된 위치의 유전정보를 규명하기 위해, 수발아성 phs1 돌연변이체의 게놈 DNA(genomic DNA)를 분리하고, 제한효소 RsaⅠ을 이용하여 절단하였다. 이후, Adaptor-PCR 기법을 통한 FST(flanking sequence tag) 유전자 분석을 실시하였다.Genomic DNA of the mutant phs1 mutant was isolated and the restriction enzyme Rsa I was used to isolate the genomic information of the insertion site of the Ds transferase in the mutant somatotype phs1 selected in Example 1-1. . Then, FST (flanking sequence tag) gene analysis was performed through the adapter-PCR technique.
수발아성 phs1 돌연변이체에 대한 FST 분석 결과, 즉, Ds 전이인자가 삽입된 위치 주변의 염색체 염기서열을 분석해 본 결과, 하기 도 2에 나타난 바와 같이, 기능이 알려지지 않은 Os03g20770 유전자의 두 번째 엑손(ExonⅡ)에 Ds 전이인자가 삽입되어 있음을 확인하였으며, 상기 유전자를 수발아 저항성 작물 개발을 위한 수발아 저항성 관련 후보 유전자로 최종 선발하고 OsPHS1(Oryza sativa pre-harvest sprouting 1)으로 명명하였다. 한편, 이에 해당하는 서열은 서열번호 1로 표시하였다.As a result of FST analysis of the mutant phs1 mutant, that is, the chromosomal base sequence around the site where the Ds transfer factor was inserted, Similarly, Os03g20770, whose function is unknown It was confirmed that a Ds transfer element was inserted into the second exon of the gene. The gene was finally selected as a candidate gene for resistance to a spore resistance for development of an avalanche-resistant crop and named OsPHS1 ( Oryza sativa pre-harvest sprouting 1) Respectively. The corresponding sequence is shown in SEQ ID NO: 1.
실시예Example 2: 2: OsPHS1OsPHS1 유전자의 발현 분석 Gene expression analysis
상기 실시예 1-2에서 선발한 수발아성 phs1 돌연변이체에서 Ds 전이인자가 Os03g20770 유전자, 즉 OsPHS1(Oryza sativa pre-harvest sprouting 1) 유전자의 두 번째 엑손(ExonⅡ)에 삽입되어 있음을 확인하였으며, 이에 수발아성 phs1 돌연변이체의 종자에서 OsPHS1 유전자가 발현되지 못한다는 것을 RT-PCR 분석을 통해 확인하였다.It was confirmed that the Ds transferase was inserted into the second exon of the OsO3g20770 gene, OsPHS1 ( Oryza sativa pre-harvest sprouting 1) gene in the mutant somatotype phs1 selected in Example 1-2, RT-PCR analysis confirmed that the OsPHS1 gene was not expressed in the seed of the mature phs1 mutant.
구체적으로, 대조군인 동진벼와 수발아성 phs1 돌연변이체의 종자에서 각각 RNA를 분리한 후 cDNA를 합성하고, OsPHS1 유전자 특이 프라이머 세트(OsPHS1-1F:5'-ATGGCGGCAAGCCAATACATGG-3'(서열번호 2); OsPHS1-618R: 5'-CTAGGCAGAGGAGCTCGATGTTG-3'(서열번호 3))를 이용하여 RT-PCR을 수행하였다. Specifically, the RNA was isolated from each of the seeds of the control group, Dong Jinbyeong and the male phs1 mutant, and cDNA was synthesized. The OsPHS1 gene specific primer set (OsPHS1-1F: 5'-ATGGCGGCAAGCCAATACATGG-3 '(SEQ ID NO: 2) 618R: 5'-CTAGGCAGAGGAGCTCGATGTTG-3 '(SEQ ID NO: 3)).
그 결과, 하기 도 3에 나타난 바와 같이, 대조군인 동진벼와 달리 수발아성 phs1 돌연변이체의 종자에서 Os03g20770 유전자의 완전장 전사체(full-length transcriptome)가 형성되지 않는 것을 확인하였다. 즉, 수발아성 phs1 돌연변이체의 종자에서 OsPHS1 유전자가 발현되지 못함을 확인하였다.As a result, as shown in Fig. 3, unlike the control group, Dongjinbio, the seeds of the subgenus phs1 mutant showed OsO3g20770 It was confirmed that the full-length transcriptome of the gene was not formed. In other words, it was confirmed that the OsPHS1 gene was not expressed in the seeds of the subgenus phs1 mutant.
이러한 결과를 통하여, Ds 벼 삽입 돌연변이 계통에서 선발된 벼 유래 OsPHS1 유전자가 수발아성 원인 유전자임을 확인하였으며, 이에 상기 유전자를 수발아 저항성 작물 개발에 유용하게 활용할 수 있음을 알 수 있었다. Based on these results, it was confirmed that OsPHS1 gene derived from rice selected in the Ds rice insertion mutant strain was a causative gene, and thus it was found that the gene can be usefully used for the development of a susceptible crop.
실시예Example 3: 3: OsPHS1OsPHS1 유전자의 벼 조직별 발현 양상 분석 Expression patterns of genes in rice
상기 실시예 2를 통해 OsPHS1 유전자(Os03g20770 유전자)가 수발아성 원인 유전자임을 확인하고, 이를 활용하여 수발아 저항성을 지닌 벼 작물 및 이의 종자 개발을 위해, 공공 데이터베이스(Public DB; Rice Oligonucleotide Array Database)를 활용하여 OsPHS1 유전자의 벼 조직별 발현 양상을 분석해 보았다.Through the above Example 2, OsPHS1 gene ( Os03g20770 Genes) were found to be the causative genes, and the expression patterns of the OsPHS1 gene in rice tissues were analyzed by using a public database (Rice Oligonucleotide Array Database) for the development of rice crops and their seeds with resistance to athlete I analyzed it.
공공 데이터베이스 탐색을 통해 상기 OsPHS1 유전자의 벼 조직별 발현 양상을 분석해 본 결과, 하기 도 4에 나타난 바와 같이, OsPHS1 유전자가 벼 종자의 배(embryo)에서 특이적으로 발현됨을 알 수 있었다.As a result of analyzing the expression pattern of the OsPHS1 gene in the rice tissue through public database search, it was found that the OsPHS1 gene was specifically expressed in the embryo of the rice seed, as shown in Fig.
실시예Example 4: 4: OsPHS1OsPHS1 유전자의 프로모터를 이용한 GUS 발현 양상 분석 Analysis of GUS expression pattern using gene promoter
상기 실시예 3에서 Rice Oligonucleotide Array Database를 활용하여 OsPHS1 유전자(Os03g20770 유전자)의 벼 조직별 발현 양상을 분석해 본 결과, 벼 종자의 배(embryo)에서 특이적으로 발현됨을 확인하였으며, 이에 OsPHS1 유전자의 발현 양상을 더욱 상세히 조사하기 위해 OsPHS1 유전자의 프로모터(promoter)를 이용하여 GUS의 발현 양상을 분석해 보았다.As a result of analysis of the expression pattern of OsPHS1 gene ( Os03g20770 gene) in rice tissue using the Rice Oligonucleotide Array Database in Example 3, it was confirmed that it was specifically expressed in the embryo of rice seeds. Thus, expression of OsPHS1 gene To investigate the morphology of GUS, we analyzed the expression pattern of GUS using OsPHS1 gene promoter.
구체적으로, OsPHS1 유전자의 개시코돈 상위 2kb 영역을 분리하여 리포터(repoter) 유전자인 GUS에 연결한 벡터(OsPHS1 프로모터-GUS 벡터)를 제작하고, 이를 도입한 형질전환 벼의 종자를 GUS 단백질 염색법으로 분석하였다. 이때, GUS 염색에 의해 OsPHS1 유전자의 프로모터가 작동되는 부위는 GUS 염색에 의해 파란색으로 염색되었다.Specifically, a vector (OsPHS1 promoter-GUS vector) in which the 2 kb region upstream of the initiation codon of the OsPHS1 gene was isolated and ligated to a reporter gene GUS was prepared, and the seeds of the transgenic rice into which the transgenic rice was introduced were analyzed by GUS protein staining Respectively. At this time, the site where the promoter of the OsPHS1 gene was activated by GUS staining was stained blue by GUS staining.
OsPHS1 유전자의 프로모터를 이용한 GUS 발현 양상을 분석해 본 결과, 하기 도 5에 나타난 바와 같이, OsPHS1 프로모터-GUS 벡터가 도입된 형질전환 벼 종자의 발달이 진행됨에 따라, 상기 실시예 3에서 공공 DB 분석을 통해 도출한 결과와 마찬가지로 종자의 배(embryo)에서 OsPHS1 유전자의 발현이 증가하는 특성을 확인하였다. As a result of analysis of the expression pattern of GUS using the promoter of OsPHS1 gene, as shown in Fig. 5, as the development of transgenic rice seeds into which OsPHS1 promoter-GUS vector was introduced progressed, The expression of the OsPHS1 gene in the embryo of the seed was increased as well as the results obtained through the analysis.
이러한 결과를 통하여, 수발아성 원인 유전자로 선발된 OsPHS1 유전자가 실제로 종자 특이적으로 발현됨을 알 수 있었으며, 현재까지 알려지지 않은 OsPHS1 유전자의 기능이 종자와 밀접하게 연관되어 있음을 유추할 수 있었다.These results suggest that the OsPHS1 gene selected as a causative gene is actually seed - specific and that the function of the OsPHS1 gene, which is unknown until now, is closely related to the seed.
실시예Example 5: 5: OsPHS1OsPHS1 유전자에 의해 암호화(encoding)되는 Encoded by a gene OsPHS1OsPHS1 단백질의 발현 양상 분석 Analysis of Protein Expression Patterns
수발아성 원인 유전자로 선발된 OsPHS1 유전자에 의해 암호화(encoding)되는 단백질이 현재까지 알려진 단백질과 상동성이 매우 낮으므로 신규한 특성을 가질 것으로 판단하고, 상기 OsPHS1 유전자에 의해 암호화되는 OsPHS1 단백질의 발현 패턴을 분석해 보았다.It is determined that the protein encoded by the OsPHS1 gene selected as the causative agent gene has a very low homology with the known protein so far and that the expression pattern of the OsPHS1 protein encoded by the OsPHS1 gene .
구체적으로, OsPHS1 단백질의 발현 패턴을 확인하기 위하여 OsPHS1 단백질의 C 말단에 GFP 단백질을 연결한 OsPHS1-GFP 융합단백질을 제작하였고, 이를 벼의 원형질체에서 일시발현(transient expression)시켰을 때, 하기 도 6에 나타난 바와 같이, 소포체(ER, endoplasmic reticulum) 혹은 골지체(golgi body)의 막에 위치하는 것을 확인하였다.Specifically, in order to confirm the expression pattern of the OsPHS1 protein, a OsPHS1-GFP fusion protein in which a GFP protein was linked to the C terminus of the OsPHS1 protein was prepared. When transient expression was performed in a protoplast of rice, As shown, it was found to be located in the membrane of the ER (endoplasmic reticulum) or golgi body.
실시예Example 6: 식물 형질전환용 6: for transgenic plants OsPHS1OsPHS1 과발현 벡터 및 형질전환체 제작 Over-expression vector and transformant production
수발아 저항성을 증진시킨 형질전환 식물체를 제조하기 위하여, 상기 실시예 1에서 수발아 저항성 관련 유전자로 최종 선발한 OsPHS1(Oryza sativa pre-harvest sprouting 1) 유전자 과발현 벡터를 제작하고, 벼에 상기 벡터를 삽입하여 수발아 저항성 증진 형질전환 벼를 제작하였다.In order to prepare a transgenic plant having enhanced avalanche resistance, OsPHS1 ( Oryza sativa pre-harvest sprouting 1) gene overexpression vector finally selected as the aberration resistance-related gene in Example 1 was prepared, and the vector was inserted into rice Transgenic rice plants were constructed.
실시예Example 6-1: 식물 형질전환용 6-1: For plant transformation OsPHS1OsPHS1 과발현 벡터 제작 Overexpression vector production
벼 유래 OsPHS1 유전자의 과발현 벡터 제작을 위해, 먼저 동진벼의 종자에서 분리한 RNA를 템플레이트(template)로 하여 cDNA를 합성하고, OsPHS1 유전자 특이 프라이머 세트(OsPHS1-1F:5'-ATGGCGGCAAGCCAATACATGG-3'(서열번호 2); OsPHS1-618R: 5'-CTAGGCAGAGGAGCTCGATGTTG-3'(서열번호 3))를 이용하여 OsPHS1 유전자의 시작과 끝, 즉 ORF(open reading frame)을 분리하였다. 이에 대한 염기서열을 확인한 후, 도 7에 나타난 바와 같이, 벼 형질전환벡터인 pCAMBIA1300 계열 벡터에 분리한 OsPHS1 유전자를 삽입하여 pCAMBIA1300-OsPHS1 과발현 벡터를 제작하였다. To construct an overexpression vector of OsPHS1 gene derived from rice, cDNA was synthesized using RNA isolated from a seed of Dongjinbara as a template and OsPHS1 gene specific primer set (OsPHS1-1F: 5'-ATGGCGGCAAGCCAATACATGG-3 ' OsPHS1-618R: 5'-CTAGGCAGAGGAGCTCGATGTTG-3 '(SEQ ID NO: 3)) was used to isolate the start and end of the OsPHS1 gene, or the ORF (open reading frame). As shown in FIG. 7, the OsPHS1 gene was inserted into the pCAMBIA1300 sequence vector, which is a rice transformation vector, to construct a pCAMBIA1300-OsPHS1 overexpression vector.
구체적으로, CaMV35S 프로모터(35SP) 하류의 XbaⅠ과 BamHⅠ 제한효소 부위에 OsPHS1 유전자를 연결하여 식물에서 OsPHS1 유전자가 항시 발현하도록 OsPHS1 과발현 벡터를 제작하였으며, 이때 항생제 저항성 마커로는 하이그로마이신(Hygromycin) 저항성 유전자를 사용하였다.Specifically, the OsPHS1 gene was linked to the Xba I and BamH I restriction sites downstream of the CaMV35S promoter (35SP), and OsPHS1 overexpression vectors were constructed so that the OsPHS1 gene was constantly expressed in plants. Hygromycin ) Resistance genes were used.
실시예Example 6-2: 아그로박테리움을 이용한 벼 형질전환체 제작 및 분석 6-2: Construction and analysis of rice plant transformants using Agrobacterium
상기 실시예 1-1에서 동진벼에 Ds 전이인자가 삽입된 돌연변이체 집단 계통 중에서 수발아 저항성이 약한 돌연변이체 phs1을 선발하였다. 이를 기반으로, 수발아성 돌연변이체 phs1에 상기 실시예 6-1에서 제작한 pCAMBIA1300-OsPHS1 벡터를 삽입하여 OsPHS1 유전자가 과발현되도록 한 벼 형질전환체를 제조하고, 상기 벡터가 제대로 삽입되어 OsPHS1 유전자가 상기 형질전환 벼에서 과발현되고 있는지는 RT-PCR을 수행하여 분석하였다.Among the mutant strains in which the Ds transfer factor was inserted into Dong Jin-jin in Example 1-1, a mutant phs1 with weak resistance to athlete was selected. Based on this, caregiver Shing mutants by inserting a pCAMBIA1300-OsPHS1 vector produced in Example 6-1 to prepare a phs1 the rice transformants so that OsPHS1 gene is overexpressed, and wherein the vector is properly inserted is the gene OsPHS1 RT-PCR was performed to determine whether the transgenic rice plants were overexpressed.
구체적으로, phs1 돌연변이체의 종자에서 유도한 캘루스(callus)에 상기 pCAMBIA1300-OsPHS1 벡터를 포함하는 아그로박테리움(Agrobacterium)을 접종하고, 30 ㎍/㎖ 농도의 하이그로마이신(hygromycin)을 포함한 배지에서 형질전환 캘루스를 선발한 후 줄기와 뿌리를 유도하여 형질전환 벼를 생산하였다. Specifically, phs1 The callus derived from the seed of the mutant was inoculated with Agrobacterium containing the pCAMBIA1300-OsPHS1 vector and cultured in a medium containing hygromycin at a concentration of 30 μg / Ruth was selected and stem and root were induced to produce transgenic rice.
이후, 대조군인 야생형(wild type, WT) 동진벼와, 상기 OsPHS1 유전자가 과발현되도록 제조한 형질전환 벼의 잎에서 각각 RNA를 분리하고, 이를 템플레이트(template)로 하여 cDNA를 제작하였으며, OsPHS1 유전자 특이적인 프라이머 세트(OsPHS1-1F:5'-ATGGCGGCAAGCCAATACATGG-3'(서열번호 2); OsPHS1-618R: 5'-CTAGGCAGAGGAGCTCGATGTTG-3'(서열번호 3))를 이용하여 RT-PCR을 수행하였다.Thereafter, RNAs were isolated from wild-type (WT) Dongjinbye and wild-type transgenic rice leaves prepared to overexpress the OsPHS1 gene, and cDNA was prepared using the RNA as a template. The OsPHS1 gene-specific RT-PCR was performed using a primer set (OsPHS1-1F: 5'-ATGGCGGCAAGCCAATACATGG-3 '(SEQ ID NO: 2); OsPHS1-618R: 5'-CTAGGCAGAGGAGCTCGATGTTG-3' (SEQ ID NO: 3)).
RT-PCR을 수행하여 OsPHS1 유전자가 과발현되도록 제조한 형질전환 벼에서 OsPHS1 유전자의 발현 정도를 분석해 본 결과, 하기 도 8에 나타난 바와 같이, OsPHS1 유전자 삽입 벼 형질전환체가 원품종인 야생형(wild type, WT) 동진벼에 비해 수발아 저항성 관련 유전자인 OsPHS1 유전자가 강하게 발현됨을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 8, when OsPHS1 gene transgenic rice transgenic plants were wild-type (wild-type, wild-type, wild-type, WT), the OsPHS1 gene, which is a gene related to the spore resistance, was strongly expressed.
실시예Example 7: 7: OsPHS1OsPHS1 형질전환 Transformation 벼식물체의Rice plant 종자를 이용한 수발아 저항성 분석 Seedling resistance analysis
상기 실시예 6-2에서 제작한 수발아 저항성 관련 유전자인 OsPHS1 유전자를 과발현시킨 벼 형질전환체를 포장에서 육성하고, 출수 후 25일과 40일째의 이삭을 각각 채취하였다. 이삭에서 종자를 분리하여 페트리디쉬(petri dish)에 넣고 100% 상대습도, 온도 30℃ 및 암조건 하에서 5일간 배양한 뒤 종자 발아율을 측정하였다. 이때, 대조군은 수발아 저항성이 약한 돌연변이체 phs1를 사용하였다.The OsPHS1 gene, which is a gene related to the sprains resistance, prepared in Example 6-2, Overgrown rice transgenic plants were cultivated in pavement, and ears of 25 and 40 days after emergence were collected. The seeds were separated from the ears, placed in a petri dish, cultured for 5 days at 100% relative humidity, temperature of 30 ° C and dark, and then seed germination was measured. At this time, the control group used a mutant phs1 having weak resistance to aphthae .
그 결과, 하기 도 9에 나타난 바와 같이, OsPHS1 과발현 형질전환 벼(35SP-PHS/phs1)의 경우 미성숙 종자 단계인 25 DAH(day after heading) 시기에 종자가 거의 발아되지 않은데 반해, 대조군인 수발아성 돌연변이체(phs1)의 경우 25 DAH(day after heading) 시기에도 40% 정도의 종자 발아율을 나타내었다. 뿐만 아니라, 수발아성 돌연변이체(phs1)의 경우 40 DAH(day after heading) 시기에 OsPHS1 과발현 형질전환 벼(35SP-PHS/phs1)에 비해 2배 이상의 종자 발아율을 나타내었다.As a result, as shown in Fig. 9, seeds hardly germinated at the time of 25 h DAH (morning after heading) in the case of OsPHS1 overexpressed transgenic rice (35 SP-PHS / phs1) In the case of mutant (phs1), seed germination rate was about 40% even at 25 DAH (day after heading). In addition, the seedling germination rate was more than 2 times higher than that of OsPHS1 overexpressing transgenic rice (35SP-PHS / phs1) at 40 DAH (day after heading)
이러한 결과를 통하여, OsPHS1 유전자의 과발현을 통해서 벼 종자의 수발아 저항성을 증진시킬 수 있음을 알 수 있었다.These results suggest that overexpression of the OsPHS1 gene can enhance the resistance of the rice seeds to weedy.
실시예Example 8: 8: OsPHS1OsPHS1 유전자 과발현 애기장대 생산 및 종자 Genetically overexpressed Arabidopsis production and seeds 휴면성Dormancy 분석 analysis
상기 실시예 6 및 실시예 7에서는 단자엽 식물인 벼를 이용하여 OsPHS1 유전자 과발현 벼 형질전환체를 제조하고 상기 제조한 벼 형질전환체로부터 수득한 종자의 발아율을 측정하여, OsPHS1 유전자 과발현 벼 형질전환체가 종자 휴면성(seed dormancy)과 관련이 있는 수발아에 대해 저항성이 증진되었음을 확인하였다. In Example 6 and Example 7, OsPHS1 gene overexpression The seeds obtained from the above-prepared rice plants were measured for germination ratio, and OsPHS1 gene overexpression Rice transgenic plants were found to be more resistant to seedling dormancy.
이를 토대로 OsPHS1 유전자를 과발현시킨 쌍자엽 식물에서도 종자 휴면성을 강화시킬 수 있는지를 확인하고자 OsPHS1 유전자 과발현 애기장대를 생산하고, 이로부터 수득한 종자의 발아율 및 ABA 반응성을 분석하였다.Based on these results, we investigated whether the OsPHS1 gene overexpressed Arabidopsis thaliana was overexpressed and whether it could enhance seed dormancy. The germination rate and ABA responsiveness of the seeds were analyzed.
실시예Example 8-1: 8-1: OsPHS1OsPHS1 유전자 과발현 애기장대 제작 및 분석 Production and Analysis of Overexpressed Arabidopsis Pole
OsPHS1 유전자를 과발현시킨 쌍자엽 식물에서도 종자 휴면성을 강화시킬 수 있는지를 확인하기 위해, 우선 OsPHS1 유전자 과발현 애기장대 형질전환체를 제조하고, OsPHS1 유전자가 상기 애기장대 형질전환체에서 과발현되고 있는지를 RT-PCR을 수행하여 분석하였다.In order to confirm whether or not the dormancy of the OsPHS1 gene overexpressing strain could be enhanced, the OsPHS1 gene overexpressing Arabidopsis transformants was firstly prepared, and whether the OsPHS1 gene was overexpressed in the Arabidopsis transformants was analyzed by RT-PCR And analyzed.
구체적으로, 상기 실시예 6-1에서 제작한 OsPHS1 유전자 삽입 pCAMBIA1300-OsPHS1 과발현 벡터를 포함하는 아그로박테리움(Agrobacterium)을 애기장대(Arabidopsis thaliana)에 플로랄 디핑(floral dipping) 방법으로 형질전환하여 OsPHS1 유전자가 과발현되는 애기장대 형질전환체를 제조하였다. 제조 후, 상기 벡터가 제대로 삽입되어 OsPHS1 유전자가 상기 애기장대 형질전환체에서 과발현되고 있는지 RT-PCR을 수행하여 분석하였다. 이때, 대조군으로는 OsPHS1 유전자를 도입하지 않은 야생형 애기장대(Col-0)를 사용하였으며, RT-PCR은 OsPHS1 유전자 특이적인 프라이머 세트(OsPHS1-1F:5'-ATGGCGGCAAGCCAATACATGG-3'(서열번호 2); OsPHS1-618R: 5'-CTAGGCAGAGGAGCTCGATGTTG-3'(서열번호 3))를 사용하여 수행하였다.Specifically, the Agrobacterium (Agrobacterium) containing the gene inserts OsPHS1 pCAMBIA1300-OsPHS1 overexpression vector prepared in the above Examples 6-1 Arabidopsis (Arabidopsis thaliana were transformed by floral dipping method to produce an Arabidopsis transformant overexpressing the OsPHS1 gene. After the preparation, RT-PCR was performed to analyze whether the vector was properly inserted and the OsPHS1 gene was overexpressed in the Arabidopsis transformants. As a control, wild type Arabidopsis thaliana (Col-0) without OsPHS1 gene was used. RT-PCR was performed using OsPHS1 gene specific primer set (OsPHS1-1F: 5'-ATGGCGGCAAGCCAATACATGG-3 '; OsPHS1-618R: 5'-CTAGGCAGAGGAGCTCGATGTTG-3 '(SEQ ID NO: 3)).
RT-PCR을 수행하여 OsPHS1 유전자가 과발현되도록 제조한 애기장대 형질전환체에서 OsPHS1 유전자의 발현 정도를 분석해 본 결과, 하기 도 10에 나타난 바와 같이, OsPHS1 유전자 삽입 애기장대 형질전환체가 야생형 애기장대(Col-0)에 비해 수발아 저항성 관련 유전자인 OsPHS1 유전자가 강하게 발현됨을 확인할 수 있었다.As a result of analysis of the expression level of the OsPHS1 gene in the Arabidopsis thaliana transformant prepared by RT-PCR to overexpress the OsPHS1 gene, it was found that the OsPHS1 gene inserted into the Arabidopsis thaliana transformant -0), it was confirmed that the OsPHS1 gene, which is a gene related to the spore resistance, is strongly expressed.
실시예Example 8-2: 8-2: OsPHS1OsPHS1 유전자 과발현 애기장대의 종자 발아율 및 ABA 반응성 분석 Analysis of seed germination rate and ABA reactivity in overexpressed Arabidopsis thaliana
OsPHS1 유전자를 과발현시킨 쌍자엽 식물에서도 종자 휴면성을 강화시킬 수 있는지를 확인하고자, 상기 실시예 8-1에서 제조한 OsPHS1 유전자 과발현 애기장대로부터 수득한 종자를 이용하여 종자 발아율과, 종자의 휴면성을 획득하고 유지하는 과정에 관여하는 중요 조절자로 알려져 있는 ABA(abscisic acid)에 대한 반응성을 종자발아 시험을 통해 분석하였다. 이때, 대조군으로는 OsPHS1 유전자를 도입하지 않은 야생형 애기장대(Col-0)의 종자를 사용하였다.The seed germination rate and seed dormancy were obtained using the seeds obtained from the overexpressed Arabidopsis thaliana OsPHS1 gene prepared in Example 8-1 in order to confirm whether or not the dormancy of the dysplasia plant overexpressing the OsPHS1 gene could be enhanced ABA (abscisic acid), which is known to be an important regulator involved in the maintenance process, was analyzed by seed germination test. As a control, seeds of wild-type Arabidopsis (Col-0) without OsPHS1 gene were used.
그 결과, 하기 도 11에 나타난 바와 같이, OsPHS1 과발현 형질전환 애기장대의 경우 대조군에 비해 종자 발아율이 현저하게 억제됨을 확인하였으며(도 11의 A), ABA 처리에 의한 발아억제효과 또한 대조군에 비해 OsPHS1 과발현 형질전환 애기장대의 경우 훨씬 더 크게 나타남을 확인하였다(도 11의 B). As a result, as shown in Fig. 11, the seed germination rate was significantly inhibited in OsPHS1 transgenic Arabidopsis thaliana as compared with the control group (Fig. 11A), and the germination inhibitory effect by ABA treatment was also inhibited by OsPHS1 Overexpressing transgenic Arabidopsis thaliana (Fig. 11B).
즉, 상기 결과를 통해 OsPHS1 과발현 애기장대 형질전환체(35SP:OsPHS1)가 대조군인 야생형 애기장대(Col-0)에 비해 종자 휴면성이 증가하였음을 알 수 있었으며, 더 나아가 벼에서 분리한 OsPHS1 유전자의 과발현을 통해서 쌍자엽 식물의 종자 휴면성을 증진하는데 유용하게 이용할 수 있음을 알 수 있었다.In other words, the results showed that the seed dormancy was increased in the OsPHS1 overexpressing Arabidopsis thaliana transformant (35SP: OsPHS1) compared to the control wild type Arabidopsis thaliana (Col-0), and furthermore, the OsPHS1 gene Overexpression could be used to enhance seed dormancy of dicotyledonous plants.
TL: T-DNA left border
35ST: cauliflower mosaic virus(CaMV) 35S terminator
35SP: cauliflower mosaic virus(CaMV) 35S promotor
NOS: nopaline synthase
PHS1 CDS: Oryza sativa pre-harvest sprouting 1 gene coding sequence
TR: T-DNA right borderTL: T-DNA left border
35ST: cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S terminator
35SP: cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promotor
NOS: nopaline synthase
PHS1 CDS: Oryza sativa pre-harvest sprouting 1 gene coding sequence
TR: T-DNA right border
<110> Republic of Korea <120> Gene enhancing pre-harvest sprouting tolerance derived from Oryza sativa and uses thereof <130> P16R12D1540 <160> 3 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 618 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsPHS1 gene <400> 1 atggcggcaa gccaatacat ggacagtgtg gctgccggcc tccgctcctc cttaatccct 60 ctccaccctg gtgtcggcgt caagctccct ttccgccttc ctctccggtg ggacgtgtgg 120 gtcgaggaaa ttgagaaggc ggcggttgat ggtgctagag cggcaggtgg ggggaggttg 180 ggggagcggt gttctggtgg agggcaaggc attgggggct tgagctccag tgtcagccag 240 ctccagcgga ggcccacgcg catggagatg ggtggatttg gcggcatagt cgctggagga 300 gcgagcatgg ttggggagag caaatctggc agtggggcga ggcgctgggg gctcgagctc 360 cggcccgttg tcgatgggga tgcaatggcg ctcaccaggg caaaacctcc ttgggtagcc 420 atgttccctt tctccatcgc taccgacagg tacatgcgac cgctgaggtt gcggtcgacg 480 ttgtacatgg catccttcca cttgatgcaa caacgcgggg tggatgatca ggacggagct 540 cttgttgtcg tagctcctgc ggcaggcctt gagagagggc gagcgacgcg gcggccaaca 600 tcgagctcct ctgcctag 618 <210> 2 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsPHS1-1F <400> 2 atggcggcaa gccaatacat gg 22 <210> 3 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsPHS1-618R <400> 3 ctaggcagag gagctcgatg ttg 23 <110> Republic of Korea <120> Gene enhancing pre-harvest sprouting tolerance derived from Oryza sativa and uses thereof <130> P16R12D1540 <160> 3 <170> KoPatentin 3.0 <210> 1 <211> 618 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsPHS1 gene <400> 1 atggcggcaa gccaatacat ggacagtgtg gctgccggcc tccgctcctc cttaatccct 60 ctccaccctg gtgtcggcgt caagctccct ttccgccttc ctctccggtg ggacgtgtgg 120 gtcgaggaaa ttgagaaggc ggcggttgat ggtgctagag cggcaggtgg ggggaggttg 180 ggggagcggt gttctggtgg agggcaaggc attgggggct tgagctccag tgtcagccag 240 ctccagcgga ggcccacgcg catggagatg ggtggatttg gcggcatagt cgctggagga 300 gcgagcatgg ttggggagag caaatctggc agtggggcga ggcgctgggg gctcgagctc 360 cggcccgttg tcgatgggga tgcaatggcg ctcaccaggg caaaacctcc ttgggtagcc 420 atgttccctt tctccatcgc taccgacagg tacatgcgac cgctgaggtt gcggtcgacg 480 ttgtacatgg catccttcca cttgatgcaa caacgcgggg tggatgatca ggacggagct 540 cttgttgtcg tagctcctgc ggcaggcctt gagagagggc gagcgacgcg gcggccaaca 600 tcgagctcct ctgcctag 618 <210> 2 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsPHS1-1F <400> 2 atggcggcaa gccaatacat gg 22 <210> 3 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsPHS1-618R <400> 3 ctaggcagag gagctcgatg ttg 23
Claims (9)
1. A recombinant vector for transformation comprising a gene represented by SEQ. ID.
A transgenic plant having enhanced avalanche resistance transformed with the recombinant vector for transformation of claim 1.
1. A method for enhancing the resistance to aberration of a plant, comprising the step of transfecting a plant cell with a recombinant vector comprising the gene represented by SEQ ID NO: 1 to overexpress the gene represented by SEQ ID NO: 1.
1. A method for producing a transgenic plant having enhanced avalanche resistance, comprising the step of transfecting a plant cell with a recombinant vector comprising the gene of SEQ ID NO: 1 to overexpress the gene of SEQ ID NO: 1.
A transgenic plant having enhanced susceptibility to aphid resistance produced by the method of claim 4.
6. The transgenic plant according to claim 5, wherein the plant is a terminal leaf or a twin leaf plant.
7. The transgenic plant according to claim 6, wherein the monocotyledonous plant is rice ( Oryza sativa ) and the dicotyledonous plant is Arabidopsis thaliana .
A transformed seed of a plant according to claim 5.
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