KR100859988B1 - Above-Ground Specific Promoter and Above-Ground Specific Expression Method of Target Protein Using the Same - Google Patents

Above-Ground Specific Promoter and Above-Ground Specific Expression Method of Target Protein Using the Same Download PDF

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Abstract

본 발명은 지상부 특이적 프로모터 및 이를 이용한 목적 단백질의 지상부 특이적 발현 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 식물체의 지상부 특이적 발현을 유도할 수 있는 애기장대 유래의 프로모터 및 이를 이용하여 목적 단백질을 식물체의 지상부 특이적으로 발현시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 지상부 특이적 프로모터는 식물체의 지상부에서만 특이적으로 목적 유전자의 발현을 유도할 수 있는 조직 특이성이 우수하기 때문에 고부가가치 유용성분을 대량으로 생산할 수 있는 형질전환 식물의 개발에 유용하게 이용될 수 있다.The present invention relates to a terrestrial specific promoter and a method of terrestrial specific expression of a target protein using the same. More specifically, the present invention relates to a promoter derived from Arabidopsis s eryngii which can induce the above-ground specific expression of a plant, and a method of expressing the target protein specifically above the above-mentioned plant using the same. The above-ground specific promoter according to the present invention has excellent tissue specificity that can induce the expression of a gene of interest only in the above-ground part of the plant, and thus is useful for the development of a transgenic plant capable of producing a large amount of high value-added useful components. Can be.

지상부, 프로모터, 형질전환체, 발현 벡터 Above ground, promoter, transformant, expression vector

Description

지상부 특이적 프로모터 및 이를 이용한 목적 단백질의 지상부 특이적 발현 방법{Above-Ground Specific Promoter and Above-Ground Specific Expression Method of Target Protein Using the Same} Above-Ground Specific Promoter and Above-Ground Specific Expression Method of Target Protein Using the Same}

도 1은 본 발명의 일실시예에서 제조한 재조합 벡터 pBGWFS7-PAtAD5의 지도를 나타낸 것이다. Figure 1 shows a map of the recombinant vector pBGWFS7-PAtAD5 prepared in one embodiment of the present invention.

<부호의 설명><Description of the code>

LB - 좌측면LB-Left Side

Tnos - nos 터미네이터Tnos-nos Terminator

BAR - 제초제저항성 유전자BAR-herbicide resistance gene

Pnos - nos 프로모터Pnos-nos promoter

attB1 - 게이트 웨이 클로닝에 사용되는 어댑터 attB1-Adapter used for gateway cloning

PAtAD5 - 본 발명의 지상부 특이적 프로모터PAtAD5-Terrestrial Specific Promoter of the Invention

attB2 - 게이트 웨이 클로닝에에 사용되는 어댑터 attB2-Adapter used for gateway cloning

P35S - 꽃양배추바이러스 35S 프로모터P35S-Cauliflower Virus 35S Promoter

EGfp - 녹색형광단백질(green fluorescent protein) 유전자EGfp-green fluorescent protein gene

GUS - 청색발색(β-glucuronidase) 유전자GUS-β-glucuronidase Gene

T35S - 꽃양배추바이러스 35S 터미네이터T35S-Cauliflower Virus 35S Terminator

RB - 우측면RB-right side

SpR - 스펙티노마이신 저항성 유전자 SpR-Spectinomycin Resistance Gene

도 2는 본 발명의 pBGWFS7-PAtAD5 벡터로 형질전환된 애기장대에서 GUS 유전자의 발현 양상을 관찰한 그림이다.Figure 2 is a diagram observing the expression of the GUS gene in Arabidopsis transformed with pBGWFS7-PAtAD5 vector of the present invention.

A: 본 발명의 pBGWFS7-PAtAD5 벡터로 형질전환된 애기장대 및 비형질전환된 애기장대의 2세대 종자를 물에서 발아시킨지 7일된 유묘의 자엽에서 GUS 유전자의 발현 양상을 각각 나타낸 것이고, A: Expression of the GUS gene in the cotyledon of seedlings 7 days old germinated in water from Arabidopsis and non-transgenic Arabidopsis transformed with pBGWFS7-PAtAD5 vector of the present invention, respectively.

B: 본 발명의 pBGWFS7-PAtAD5 벡터로 형질전환된 애기장대 2세대의 종자를 상토에서 발아시킨 후 4주째 된 유모의 지상부에서 GUS 유전자의 발현 양상을 나타낸 것이며,B: Expression of the GUS gene expression in the ground part of the naïve 4 weeks after germination of the second generation of Arabidopsis larvae transformed with the pBGWFS7-PAtAD5 vector of the present invention,

C: 상기 B의 유묘를 관찰한 후 5주 뒤의 식물성체의 잎, 꽃, 줄기, 꼬투리 및 뿌리에서 GUS 유전자의 발현 양상을 나타낸 것이다. 또한, 숫자 1~5는 형질전환된 애기장대 2세대의 각각의 개체를 나타낸 것이며,C: Expression of the GUS gene in the leaves, flowers, stems, pods and roots of the plant 5 weeks after the seedling B was observed. In addition, the numbers 1 to 5 represent each individual of the second generation of transformed Arabidopsis,

D: 상기 C의 대조군으로서 비형질전환 애기장대의 종자를 상토에서 발아시킨 다음 유묘를 관찰한 후 5주 뒤의 식물성체에서 GUS 유전자의 발현 양상을 나타낸 것이다.D: As a control of C, seeds of the non-transformed Arabidopsis germination were germinated in the soil, and after 5 weeks after the seedlings were observed, the expression of the GUS gene was expressed in the plant body.

도 3은 본 발명의 프로모터를 포함하는 재조합 벡터로 형질전환된 애기장대의 잎, 뿌리, 줄기 및 꽃으로부터 전체 RNA를 추출한 후, 본 발명의 프로모터에 의해 발현되는 GUS 유전자의 발현양상을 RT-PCR을 통해 분석한 결과이다. 이때, EF1α는 양성대조군으로 연장 요소 1α(elongation factor 1α)을 나타낸 것이고, Col-0은 음성대조군으로 야생형 애기장대를 나타낸 것이며, Ad5-1 및 Ad5-4는 본 발명의 프로모터가 삽입되어 형질전환된 애기장대 2세대의 1번 및 4번 개체를 나타낸 것이다.Figure 3 after extracting the entire RNA from the leaves, roots, stems and flowers of Arabidopsis transformed with a recombinant vector comprising a promoter of the present invention, RT-PCR expression pattern of the GUS gene expressed by the promoter of the present invention This is the result of analysis. In this case, EF1α is an elongation factor 1α as a positive control group, Col-0 is a wild type Arabidopsis as a negative control group, and Ad5-1 and Ad5-4 are transformed by inserting the promoter of the present invention. 1 and 4 individuals of the second generation of the Arabidopsis.

본 발명은 지상부 특이적 프로모터 및 이를 이용한 목적 단백질의 지상부 특이적 발현 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 식물체의 지상부 특이적 발현을 유도할 수 있는 애기장대 유래의 프로모터 및 이를 이용한 식물체의 지상부 특이적으로 목적 단백질을 발현시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a terrestrial specific promoter and a method of terrestrial specific expression of a target protein using the same. More specifically, the present invention relates to a promoter derived from Arabidopsis can induce the above-ground specific expression of the plant and a method for expressing the target protein in the above-ground specific part of the plant using the same.

최근 들어 유전공학 기술이 발달함에 따라 식물의 형질을 개량시키고자 하는 많은 연구가 진행되고 있다. 특히, 목적 유용 유전자를 형질전환 식물체로부터 얻고자 하는 기술들에 대해 많은 관심이 대두 되고 있는데 이러한 목적 유용 유전자를 형질전환 식물체에서 발현시키고자 할 때 유전자 발현에 관여하는 프로모터(promoter)가 요구된다.Recently, with the development of genetic engineering technology, many researches to improve the traits of plants have been conducted. In particular, much attention has been paid to techniques for obtaining a target useful gene from a transgenic plant, and a promoter involved in gene expression is required when the target useful gene is to be expressed in a transgenic plant.

일반적으로 프로모터란 유전자가 언제 어디서 얼만큼 발현할 것인가를 결정하는 작용을 하는 염기서열, 즉, 유전자의 발현을 조절하는 기능을 갖는 조절영역 의 일종으로써, 그동안 끊임없는 연구들을 통해 수많은 종류의 프로모터들이 밝혀진 바 있다. 종래 보고된 프로모터들은 상시적으로 발현을 유도하는 프로모터 및 시간 또는 위치 특이적으로 발현을 유도하는 프로모터 등 그 특징 및 기능에 따라 구분되어 질 수 있는데, 보다 구체적으로 살펴보면, 첫째로 발현 양을 최대화할 수 있는 강한 프로모터를 들 수 있다. 이는 목적 유전자의 발현 양을 최대화하는데 이용되는 프로모터로써 초기에 많이 개발되었으며, 꽃양배추 모자이크 바이러스의 35S RNA 유전자의 프로모터(P35S) 및 벼의 액틴(actin) 유전자 프로모터가 대표적이다. 이들은 식물의 형질전환 시 선발 마커로 이용되는 항생제 저항성 유전자, 식물의 병충해 억제 유전자 또는 식물을 이용한 물질 생산 등의 목적으로 주로 사용되고 있다.In general, a promoter is a nucleotide sequence that determines when and how much a gene is expressed, that is, a regulatory region having a function of regulating gene expression. It turned out. Conventionally reported promoters can be classified according to their characteristics and functions, such as a promoter that induces expression at all times and a promoter that induces expression in a time or position-specific manner. Strong promoters. It was initially developed as a promoter used to maximize the expression amount of the gene of interest, representative of the 35S RNA gene promoter of cauliflower mosaic virus (P35S) and the actin gene promoter of rice. These are mainly used for the purpose of antibiotic resistance genes used as selection markers when transforming plants, plant pest suppression genes or the production of substances using plants.

둘째로, 발현 시기를 제한하는 프로모터를 들 수 있다. 이는 목적 유전자의 발현을 식물 발달 단계 중 특별한 시기에만 국한시키는 프로모터로써 많은 예들이 보고되어 있다. 예를 들어, 개화에 관련된 유전자들의 프로모터는 개화기에만 유전자를 발현시키며, 각종 생물학적(biotic) 또는 비생물학적(abiotic) 자극에 의하여 발현되는 유전자들의 프로모터들도 시기를 조절하는 프로모터에 포함시킬 수 있다.Second, there is a promoter that limits the timing of expression. Many examples have been reported as promoters that limit the expression of the gene of interest only to specific periods of plant development. For example, promoters of genes involved in flowering express the gene only in the flowering period, and promoters of genes expressed by various biological or abiotic stimuli may be included in the timing controlling promoter.

셋째로, 발현 조직을 제한하는 조직 특이적인 프로모터를 들 수 있다. 이는 목적 유전자의 발현을 식물체의 특별한 조직에만 국한시켜 형질전환 목적을 달성하는데 이용되는 프로모터들이다. 이러한 조직 특이적인 발현을 유도하는 프로모터들은 사용하고자 하는 다양한 목적에 따라서 식물체의 각 조직에 대하여 많은 예가 보고된 바 있다.Third, tissue-specific promoters that limit the expression tissue can be cited. These are promoters that are used to accomplish the transformation goal by confining the expression of the gene of interest to specific tissues of the plant. Promoters that induce such tissue specific expression have been reported for each tissue of the plant according to the various purposes to be used.

특히, 상기와 같이 기능 및 특징에 따라 구분되어진 프로모터들 중 조직 특이적인 발현을 유도하는 프로모터들은 식물체 내에서 발현되는 조직에 따라 다시 다음과 같이 분류되고 있다. 첫째로, 전신발현 유도 프로모터를 들 수 있다. 식물체 전신에서 발현을 유도하는 프로모터로는 발현 양을 최대화하는데 이용되는 프로모터이기도 한 꽃양배추 모자이크 바이러스(CaMV: cauliflower mosaic virus)의 35S RNA 유전자의 프로모터가 대표적인 쌍자엽 식물용 프로모터로 사용되고 있으며, 벼 등의 외떡잎식물용 전신발현 유도 프로모터로는 벼 액틴(actin) 및 옥수수 유비퀴틴(ubiquithin) 유전자의 프로모터들이 주로 이용되고 있고, 최근에는 벼 시토크롬 C 유전자(OsOc1)의 프로모터가 개발된 바 있다(대한민국 등록특허 제0429335호). 이들도 상기 발현 양을 최대화하는 프로모터와 동일하게 형질전환 시 선발 마커로 이용되는 항생제나 제초제 저항성 유전자 및 리포터 유전자의 발현을 유도하는 목적으로 사용되고 있으며, 연구적인 측면에서 목적하는 유전자의 식물체내 기능을 밝히고자 시도할 때 우선적으로 고려되는 프로모터들이다.In particular, among the promoters classified according to functions and features as described above, promoters that induce tissue-specific expression are classified as follows according to tissues expressed in plants. First, systemic expression induction promoters can be cited. As a promoter for inducing expression throughout the whole plant, a promoter of 35S RNA gene of cauliflower mosaic virus (CaMV), which is a promoter used to maximize expression, is used as a representative dicotyledonous plant promoter. As a systemic expression induction promoter for monocotyledonous plants, promoters of rice actin and corn ubiquithin genes are mainly used, and recently, a promoter of rice cytochrome C gene (OsOc1) has been developed (Korea Patent No. 0429335). They are also used to induce the expression of antibiotic or herbicide resistance genes and reporter genes used as selection markers when transforming, as in the promoters that maximize the expression amount. Promoters are the first things to consider when trying to uncover them.

둘째로, 종자 특이적 프로모터를 들 수 있다. 대표적인 예로는 벼 주요 저장 단백질 유전자의 프로모터들로서 황금쌀(golden rice) 개발에 사용된 벼 글루테린(glutelin) 프로모터가 현재까지 단자엽 식물의 종자 특이적 발현을 유도하는 경우에 많이 사용되고 있고, 쌍자엽 식물의 종자 특이적 발현을 유도하는데 주로 사용되는 프로모터로는 콩 유래 렉틴(lectin) 프로모터, 배추 유래 나핀(napin) 프로모터 및 애기장대의 종자에서 감마 토코페롤 메틸기 전이효소(γ-tocopherol methyl transferase:γ-TMT) 유전자 발현을 유도함으로써 비타민 E 생성을 증진시키는 연구에 사용된 당근 유래 DC-3 프로모터 및 들깨 유래 올레오신(oleosin) 프로모터가 있다.Second, seed specific promoters can be mentioned. A representative example is the rice gluten promoter used to develop golden rice as a promoter of the major storage protein gene of rice, which has been widely used to induce seed-specific expression of monocotyledonous plants. Promoters mainly used to induce seed specific expression include soybean-derived lectin promoters, cabbage-derived napin promoters, and gamma-tocopherol methyl transferase (γ-TMT) in seedlings of Arabidopsis. There are carrot-derived DC-3 promoters and perilla-derived oleosin promoters used in studies to enhance vitamin E production by inducing gene expression.

셋째로, 뿌리 특이 발현 프로모터로서 이는 아직까지 상용화된 사례는 없으나 애기장대 퍼옥시다제(peroxidase, prxEa)가 분리되어 뿌리 특이적 발현을 확인하였고, 최근에는 고구마 유래의 매즈 유전자(ibMADS) 및 당 유도성 에이디피 글루코즈 파이로포스파타제(ADP-glucose pyrophosphatase, AGPase) 유전자가 분리되어 해당 프로모터가 뿌리에서 특이적으로 발현을 유도하며, 당근 및 무에서는 뿌리 특이적으로 일시적 발현을 유도한다는 내용이 보고된 바 있다.Third, as a root-specific expression promoter, which has not been commercialized yet, Arabidopsis peroxidase (peroxidase, prxEa) was isolated to confirm root-specific expression, and recently, sweet potato-derived maze gene ( ibMADS ) and sugar induction It has been reported that the ADP-glucose pyrophosphatase (AGPase) gene is isolated to induce the expression of the promoter in the roots and to the transient expression of the roots in carrots and radishes. .

넷째로, 잎 등의 기타 조직 특이 프로모터를 들 수 있는데, 이와 관련된 프로모터로는 잎 등의 광합성 조직에서만 강력한 유전자의 발현을 유도하는 벼 및 옥수수 유래의 알비씨에스(rbcS: ribulose bisphosphate carboxylase/oxygenase small subunit) 프로모터, 토마토 유래의 과실 성숙 특이 발현 유도 피디에스(PDS: phytoene synthase) 프로모터 및 배추 꽃의 화분 특이적인 배추 유래의 올레오신(oleosin) 프로모터 등이 있다. Fourth, other tissue-specific promoters such as leaves, and the related promoters include rice and corn-derived albics (rbcS) ribulose bisphosphate carboxylase / oxygenase small subunit that induces strong gene expression only in photosynthetic tissues such as leaves. Promoter), tomato-derived fruit maturation-specific expression-induced phytoene synthase (PDS) promoter, and oleosin (oleosin) promoter from pollen-specific cabbage of Chinese cabbage flowers.

이러한 종자, 뿌리 또는 잎 특이적 발현 프로모터들은 식량이나 식품, 또는 식품의 원료로 사용되는 주요 작물에서 농업적 형질 개량이나 유용 단백질 축적 및 유용 물질 생성 등을 목적으로 사용이 기대되고 있는 실정이다. These seed, root or leaf specific expression promoters are expected to be used for food, food, or major crops used as raw materials of food for agricultural transformation, useful protein accumulation, and useful material generation.

그러나 상기 공지된 프로모터들, 특히 식물체의 전 조직에서 발현을 유도하는 프로모터들은 식물체의 잎과 세포분열이 활발한 조직을 제외한 다른 조직에서는 목적 유전자의 발현양이 적은 단점이 있으며, 또한 상기 프로모터에 의한 유독효과로 인하여 형질전환 식물체가 왜소하게 되거나 재생이 되지 않는 등의 문제점이 있다. 또한, 식물체에서 조직 특이적으로 발현을 유도하는 것으로 알려진 종래의 프로모터들은 조직 특이적으로 목적 유전자를 발현시킬 수 있는 장점이 있으나, 그 발현 양이 미미한 단점이 있다. 따라서 식물체 내에서 목적 유전자의 발현을 조직 특이적이면서도 대량으로 발현시킬 수 있는 유용한 새로운 프로모터의 발굴이 시급한 실정이다.However, the known promoters, in particular, promoters that induce expression in whole tissues of plants, have a disadvantage in that the amount of expression of the target gene is small in other tissues except the leaf and the active cell division of the plants, and also toxic by the promoters. Due to the effect, there is a problem that the transformed plant is dwarfed or not regenerated. In addition, conventional promoters known to induce tissue-specific expression in plants have an advantage of expressing a target gene in a tissue-specific manner, but the amount of expression thereof is insignificant. Therefore, there is an urgent need to discover useful new promoters capable of expressing the genes of interest in tissues and expressing them in large quantities.

이에 본 발명자들은, 식물체에서 목적 유전자를 조직 특이적으로 발현시킬 수 있는 새로운 프로모터를 발굴하려고 연구하던 중, 애기장대에서 분리한 PAtAD5 프로모터가 식물체의 지상부에서만 목적 유전자의 발현을 유도하는 활성이 있음을 규명함으로써 본 발명을 완성하였다.Therefore, the present inventors, while studying to find a new promoter capable of tissue-specific expression of the target gene in the plant, the PAtAD5 promoter isolated from Arabidopsis has the activity of inducing the expression of the target gene only in the ground of the plant The present invention has been completed by elucidating.

따라서 본 발명의 목적은 식물체의 지상부 특이적 프로모터를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a ground specific promoter of a plant.

또한, 본 발명의 다른 목적은 식물체의 지상부 특이적 프로모터 및 상기 프로모터와 작동 가능하게 연결되어 있는 목적 단백질을 암호화하는 염기서열을 포함 하는 재조합 발현 벡터를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a recombinant expression vector comprising a plant-specific promoter of a plant and a base sequence encoding a protein of interest linked to the promoter.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 재조합 발현 벡터로 형질전환된 세균 및 식물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide bacteria and plants transformed with the recombinant expression vector.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 재조합 발현 벡터를 식물체에 도입하는 단계를 포함하는 목적 단백질의 지상부 특이적 발현 방법을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a method for specific expression of a terrestrial region of a protein of interest comprising the step of introducing the recombinant expression vector into a plant.

나아가 본 발명의 다른 목적은 목적 단백질이 지상부에서 특이적으로 발현된 식물체의 제조 방법을 제공하는 것이다. Furthermore, another object of the present invention is to provide a method for producing a plant in which the target protein is specifically expressed at the ground.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 식물체의 지상부 특이적 프로모터를 제공한다.In order to achieve the above object of the present invention, the present invention provides a plant-specific promoter of the plant.

또한, 본 발명은 식물체의 지상부 특이적 프로모터 및 상기 프로모터와 작동 가능하게 연결되어 있는 목적 단백질을 암호화하는 염기서열을 포함하는 재조합 발현 벡터를 제공한다. The present invention also provides a recombinant expression vector comprising a plant specific promoter and a base sequence encoding a target protein operably linked to the promoter.

또한, 본 발명은 상기 재조합 발현 벡터로 형질전환된 세균을 제공한다.The present invention also provides a bacterium transformed with the recombinant expression vector.

또한, 본 발명은 상기 재조합 발현 벡터로 형질전환된 식물을 제공한다.The present invention also provides a plant transformed with the recombinant expression vector.

또한, 본 발명은 상기 재조합 발현 벡터를 식물체에 도입하는 단계를 포함하는 목적 단백질의 지상부 특이적 발현 방법을 제공한다. In another aspect, the present invention provides a method for the above-described specific expression of the protein of interest comprising the step of introducing the recombinant expression vector into the plant.

나아가 본 발명은 목적 단백질이 지상부에서 특이적으로 발현된 식물체의 제조 방법을 제공한다.Furthermore, the present invention provides a method for producing a plant in which the target protein is specifically expressed at the ground.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 식물체의 지상부에서만 목적 유전자의 발현을 특이적으로 유도하는 신규한 지상부 특이적 프로모터를 규명하였고, 상기 프로모터를 이용하여 목적 단백질을 식물체의 지상부에서만 특이적으로 발현시키는 방법을 제공한다는데 그 특징이 있다.The present invention has identified a novel terrestrial specific promoter that specifically induces expression of a gene of interest only in the ground of a plant, and provides a method of specifically expressing a target protein in the ground of a plant using the promoter. There is a characteristic.

본 발명자들은 식물체에서 목적 유전자를 조직 특이적으로 발현시킬 수 있는 새로운 프로모터를 발굴하기 위하여 NCBI 데이타 베이스에 공지된 애기장대의 게놈 염기서열에서 At1g53090 유전자의 프로모터 부위라고 예상되는 부분을 규명하였다. 즉, 본 발명의 일실시예에서는 공지된 애기장대의 At1g53090 유전자의 염기서열을 바탕으로 상기 At1g53090 유전자의 프로모터 부위라고 예상되는 부분에 대한 특이적 프라이머를 제작한 후, 야생형 애기장대로부터 게놈 DNA를 추출하고 상기 제작한 프라이머를 이용하여 PCR을 수행함으로써 At1g53090 유전자의 프로모터 부위라고 예상되는 DNA 단편을 수득하였고, 상기 DNA의 염기서열을 분석하였다(실시예 1 참조). 그 결과, 약 1.9kb의 PCR 반응 산물을 얻을 수 있었고, 상기 PCR 반응에서 획득한 DNA의 염기서열을 서열번호 1로 기재하였으며, 이를 “PAtAD5 프로모터"라고 명명하였다.The present inventors have identified the part of the genome sequence of the At1g53090 gene in the Arabidopsis genome known in the NCBI database to find a new promoter capable of tissue-specific expression of the gene of interest in plants. That is, in one embodiment of the present invention, based on the nucleotide sequence of the At1g53090 gene of the known Arabidopsis genera produced a specific primer for the portion expected to be the promoter region of the At1g53090 gene, genomic DNA extracted from the wild type Arabidopsis By performing PCR using the prepared primers, a DNA fragment expected to be a promoter region of the At1g53090 gene was obtained, and the nucleotide sequence of the DNA was analyzed (see Example 1). As a result, a PCR reaction product of about 1.9 kb was obtained, and the nucleotide sequence of the DNA obtained in the PCR reaction was described as SEQ ID NO: 1, which was named "PAtAD5 promoter".

상기 애기장대의 At1g53090 유전자는 WD-40 반복 모티프를 가지고 있으며, 파이토크롬 A 억제유전자인 spa1과 유사한 유전자로서, 상기 WD-40 반복모티프가 있는 단백질은 일반적으로 진핵 세포에서 신호전달 과정에서 세포주기 조절과정까지 관련된 유전자들의 전사 조절 등 다양한 기능에 관여하는 것으로 알려져 있으며, 여러 단백질들의 복합체 조합을 조절하는 기능도 하는 것으로 알려져 있다. 또한, 이러한 WD-40 반복모티프를 포함하는 파이토크롬 A 억제유전자인 spa1은 애기장대의 유묘에서 광에 의존하는 형태발생에 있어서 억제인자로 작용하는 것으로 알려져 있다(Ishikawa M., Plant J., 46(5), 736~46, 2006). 따라서 본 발명자들은 상기 애기장대의 At1g53090 유전자가 세포 내에서 많은 유전자들의 전사 조절을 관여하는 기능이 있으므로 식물체 내에서 유전자의 조직 특이적인 발현에도 관여할 것이라 예상할 수 있었다. The At1g53090 gene of the Arabidopsis has a WD-40 repeat motif, a gene similar to spa1 , a phytochrome A inhibitor, and a protein with the WD-40 repeat motif is generally regulated during cell signaling in eukaryotic cells. It is known to be involved in various functions such as transcriptional regulation of related genes up to the process, and is also known to function to control complex combinations of several proteins. In addition, it is a phytochrome A inhibitor gene containing such a WD-40 repeat motif spa1 is known to act as an inhibitory factor in light-dependent morphogenesis in Arabidopsis seedlings (Ishikawa M., Plant J., 46 (5), 736-46, 2006). Therefore, the present inventors could expect that the At1g53090 gene of Arabidopsis daedae may also be involved in tissue-specific expression of genes in plants since the At1g53090 gene has a function of controlling transcription of many genes in cells.

이에 본 발명자들은 본 발명의 PAtAD5 프로모터가 식물체 내에서 목적 유전자를 조직 특이적으로 발현시키는지 확인하기 위하여 상기 본 발명의 PAtAD5 프로모터에 GUS 유전자를 융합시켜 애기장대 내에서 GUS 유전자의 발현 양상을 확인하였다(실시예 4 참조). 그 결과, 애기장대에서 뿌리를 제외한 전신, 즉, 애기장대의 잎, 줄기, 꽃 및 꼬투리에서 GUS 유전자가 발현되는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 애기장대의 뿌리에서는 GUS 유전자가 발현되지 않는 것을 확인할 수 있었다(도 2 참조).Thus, the present inventors confirmed the expression of the GUS gene in Arabidopsis by fusing the GUS gene to the PAtAD5 promoter of the present invention in order to confirm whether the PAtAD5 promoter of the present invention is tissue-specifically expressed in the plant. (See Example 4). As a result, it was confirmed that the GUS gene is expressed in the whole body except the root of the Arabidopsis, ie, the leaves, stems, flowers and pods of the Arabidopsis. However, the root of the Arabidopsis was confirmed that the GUS gene is not expressed (see Figure 2).

따라서 본 발명자들은 상기 결과로부터 본 발명의 PAtAD5 프로모터가 목적 유전자를 식물체의 지상부에서만 특이적으로 발현시키는 것을 확인할 수 있었고, RT-PCR 분석을 통해 이를 다시 한번 확인하였다. 즉, 본 발명의 일실시예에서는 본 발명의 PAtAD5 프로모터에 GUS 유전자를 융합시켜 형질전환시킨 애기장대의 잎, 뿌리, 줄기 및 꽃으로부터 전체 RNA를 추출한 후, 상기 RNA를 주형으로 하고 GUS 유전자의 특이적 프라이머를 이용하여 RT-PCR을 수행함으로써 상기 식물체의 각 조직에서 GUS 유전자의 발현을 분석하였다. 이때 양성대조군으로는 전신발현을 유도하는 프로모터로 알려진 P35S 프로모터에 GUS 유전자를 융합시켜 형질전환시킨 애기장대를 사용하였다(실시예 5 참조). 그 결과, 본 발명의 PAtAD5 프로모터가 삽입된 형질전환 애기장대의 잎, 줄기 및 꽃에서는 GUS 유전자가 발현된 것을 확인할 수 있었으나, 뿌리에서는 GUS 유전자가 발현되지 않은 것을 확인할 수 있었다. 반면, 전신발현 프로모터인 P35S 프로모터가 삽입된 형질전환 애기장대에서는 뿌리를 포함하는 모든 조직에서 GUS 유전자가 발현된 것을 확인할 수 있었다(도 3 참조).Therefore, the present inventors were able to confirm that the PAtAD5 promoter of the present invention specifically expressed the target gene only in the ground part of the plant from the above results, and confirmed it again through RT-PCR analysis. That is, in one embodiment of the present invention, after extracting the entire RNA from the leaves, roots, stems and flowers of the Arabidopsis transformed by fusing the GUS gene to the PAtAD5 promoter of the present invention, the RNA as a template and specificity of the GUS gene The expression of the GUS gene in each tissue of the plant was analyzed by performing RT-PCR with the red primer. At this time, the Arabidopsis transformed by fusion of the GUS gene to the P35S promoter known as a promoter for inducing systemic expression was used as a positive control group (see Example 5). As a result, it was confirmed that the GUS gene was expressed in the leaves, stems, and flowers of the transgenic Arabidopsis in which the PAtAD5 promoter of the present invention was inserted, but it was confirmed that the GUS gene was not expressed in the root. On the other hand, in the transgenic Arabidopsis in which the P35S promoter, a systemic expression promoter, was inserted, it was confirmed that the GUS gene was expressed in all tissues including the root (see FIG. 3).

따라서 상기의 결과로부터 본 발명의 PAtAD5 프로모터는 식물의 뿌리를 제외한 지상부에서 목적 유전자의 발현을 유도하는 지상부 특이적 발현 프로모터임을 알 수 있었고, 특히, 식물의 잎, 줄기 및 꽃에서 유전자의 발현을 유도하는 프로모터임을 알 수 있었다.Therefore, it can be seen from the above results that the PAtAD5 promoter of the present invention is a terrestrial specific expression promoter which induces the expression of the target gene in the ground except the root of the plant, and in particular, induces the expression of the gene in the leaves, stems and flowers of the plant. It was found that the promoter.

그러므로 본 발명은 서열번호 1의 염기서열을 포함하는 식물체의 지상부 특이적 프로모터를 제공한다. Therefore, the present invention provides a plant-specific promoter of the plant part comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

본 발명에서 상기 식물체의 지상부란 식물체의 뿌리를 제외한 식물체의 모든 부위를 말하는 것으로서, 바람직하게는 식물체의 잎, 줄기, 꼬투리 및 꽃일 수 있다. 따라서 본 발명의 프로모터는 식물체의 지상부에서만 목적 유전자의 특이적 발현을 유도하므로 본 발명의 프로모터를 이용하면 외부에서 유래한 목적 단백질을 식물체의 지상부에서만 특이적으로 발현하는 재조합 발현 벡터를 제조할 수 있다. In the present invention, the ground part of the plant refers to all parts of the plant except for the root of the plant, and preferably, the leaves, stems, pods and flowers of the plant. Therefore, since the promoter of the present invention induces specific expression of the target gene only in the ground part of the plant, the promoter of the present invention can produce a recombinant expression vector that specifically expresses the target protein derived from the outside only in the ground part of the plant. .

따라서 본 발명은 식물체의 지상부 특이적 프로모터 및 상기 프로모터와 작동가능하게 연결되어 있는 목적 단백질을 암호화하는 염기서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 재조합 발현 벡터를 제공한다.Accordingly, the present invention provides a recombinant expression vector comprising a plant-specific promoter and a base sequence encoding a target protein operably linked to the promoter.

상기 “프로모터”는 일반적으로 전사를 개시하는 지점을 포함하는 암호화 부위의 상류 쪽에 위치하는 유전자 부위로, 흔히 유전자 발현을 조절하는 TATA 박스, CAAT 박스 부위, 외부 자극에 반응하여 유전자 발현에 영향을 주는 부위 및 위치와 방향에 상관없이 거의 모든 유전자의 발현을 촉진하는 인핸서 등으로 이루어져 있다. 또한, 이러한 프로모터 중에는 모든 조직에서 상시적으로 발현을 유도하는 프로모터 및 시간 또는 위치 특이적으로 발현을 유도하는 프로모터가 있으며, 특히, 본 발명에 따른 프로모터는 식물체의 지상부에서만 특이적으로 발현을 유도한다.The "promoter" is a gene region generally located upstream of the coding region including the point at which transcription is initiated, and often affects gene expression in response to TATA boxes, CAAT box regions, and external stimuli that regulate gene expression. It consists of an enhancer that promotes the expression of almost all genes regardless of site, position and orientation. In addition, among these promoters are promoters that induce expression in all tissues and promoters that induce expression in a time or position-specific manner, and in particular, the promoter according to the present invention induces expression only in the ground part of the plant. .

상기 "발현 벡터"라는 용어는 본 발명의 프로모터 및 상기 프로모터와 작동가능하게 연결되어 있는 목적 단백질을 암호화하는 염기서열이 삽입 또는 도입될 수 있는 당분야에 공지된 플라스미드, 바이러스 또는 기타 매개체를 의미한다. 본 발명에 따른 식물체의 지상부 발현 프로모터 및 상기 프로모터와 작동가능하게 연결되어 있는 목적 단백질을 암호화하는 염기서열은 발현 조절 서열에 작동 가능하게 연결될 수 있으며, 상기 작동 가능하게 연결된 유전자 서열과 발현 조절 서열은 선택 마커 및 복제 개시점(replication origin)을 같이 포함하고 있는 하나의 발현 벡터 내에 포함될 수 있다. "작동 가능하게 연결(operably linked)"된다는 것은 적절한 분자가 발현 조절 서열에 결합될 때 유전자 발현을 가능하게 하는 방식으로 연결된 유전자 및 발현 조절 서열일 수 있다. "발현 조절 서열(expression control sequence)"이란 특정한 숙주 세포에서 작동 가능하게 연결된 폴리뉴클레오티드 서열의 발현을 조절하는 DNA 서열을 의미한다. 그러한 조절 서열은 전사를 실시하기 위한 프로모터, 전사를 조절하기 위한 임의의 오퍼레이터 서열, 적합한 mRNA 리보좀 결합 부위를 코딩하는 서열 및 전사 및 해독의 종결을 조절하는 서열을 포함한다.The term "expression vector" refers to a plasmid, virus or other medium known in the art into which a promoter of the present invention and a base sequence encoding a target protein operably linked to the promoter can be inserted or introduced. . The above-ground expression promoter of a plant according to the present invention and a base sequence encoding a target protein operably linked to the promoter may be operably linked to an expression control sequence, wherein the operably linked gene sequence and expression control sequence are It can be included in one expression vector that contains the selection marker and replication origin together. “Operably linked” can be genes and expression control sequences linked in such a way as to enable gene expression when the appropriate molecule is bound to the expression control sequences. An "expression control sequence" refers to a DNA sequence that controls the expression of a polynucleotide sequence operably linked in a particular host cell. Such regulatory sequences include promoters for carrying out transcription, any operator sequence for regulating transcription, sequences encoding suitable mRNA ribosomal binding sites, and sequences that control termination of transcription and translation.

상기 본 발명에 따른 발현 벡터로는 단백질 발현에 사용되는 기존의 벡터를 기본 골격으로 하여 본 발명의 프로모터를 삽입하고 상기 프로모터의 하류(downstream)쪽으로 목적 단백질을 암호화하는 염기서열을 삽입함으로써 제조할 수 있다. 따라서 본 발명에 사용될 수 있는 벡터로는 다양한 클로닝 부위를 가지고 있는 대장균 유래 플라스미드(pBR322, pBR325, pUC118 및 pUC119), 바실러스 서브틸러스 유래 플라스미드(pUB110 및 pTP5), 효모 유래 플라스미드(YEp13, YEp24 및 YCp50) 및 Ti 플라스미드 등의 플라스미드가 있고, 식물 바이러스 벡터가 있으며, pCHF3, pPZP, pGA 및 pCAMBIA 계열과 같은 바이너리벡터를 사용할 수 있다. 그러나 당업자라면 본 발명의 프로모터 및 상기 프로모터와 작동가능하게 연결되어 있는 목적 단백질을 암호화하는 염기서열을 숙주 세포내로 도입할 수 있는 벡터라면 어떠한 벡터라도 모두 사용할 수 있다.The expression vector according to the present invention may be prepared by inserting a promoter of the present invention using a conventional vector used for protein expression as a base skeleton and inserting a base sequence encoding a target protein downstream of the promoter. have. Thus, vectors that can be used in the present invention include E. coli-derived plasmids (pBR322, pBR325, pUC118 and pUC119), Bacillus subtilis-derived plasmids (pUB110 and pTP5), yeast-derived plasmids (YEp13, YEp24 and YCp50) having various cloning sites. And plasmids such as Ti plasmid, plant viral vectors, and binary vectors such as pCHF3, pPZP, pGA, and pCAMBIA series. However, those skilled in the art can use any vector as long as it is a vector capable of introducing the promoter of the present invention and the base sequence encoding the target protein operably linked to the promoter into the host cell.

본 발명에서 사용될 수 있는 상기 목적 단백질은 본 발명의 프로모터에 의해 식물체의 지상부 특이적으로 발현되길 원하는 외부 유래의 어떤 표적 단백질, 즉, 외인성 단백질이거나 또는 내인성 단백질 및 리포터 단백질일 수 있다. 상기 외인성 단백질은 특정 조직 또는 세포에 천연적으로 존재하지 않는 단백질을 말하며, 상기 내인성 단백질은 특정 조직 또는 세포에 천연적으로 존재하는 유전자에 의해 발현된 단백질을 말한다. 또한, 상기 리포터 단백질은 리포터 유전자에 의해 발현된 단백질로서 그 존재에 의해서 세포 내에서의 그의 활성을 알려주는 표지 단백질을 말한다.The target protein that can be used in the present invention may be any target protein of external origin, ie, an exogenous protein or an endogenous protein and a reporter protein, which is desired to be specifically expressed above the plant by the promoter of the present invention. The exogenous protein refers to a protein that does not naturally exist in a specific tissue or cell, and the endogenous protein refers to a protein expressed by a gene naturally present in a specific tissue or cell. In addition, the reporter protein is a protein expressed by the reporter gene and refers to a labeling protein that indicates its activity in the cell by its presence.

그러므로 본 발명의 프로모터를 이용한다면 식물체의 지상부 부위, 예를 들면 잎 또는 줄기 등을 섭취하는 작물의 경우, 유용한 목적 단백질을 식물체의 지상부에서 발현시킴으로써 잎 또는 줄기와 함께 목적 단백질을 함께 섭취할 수 있는 작물을 개발할 수 있다.Therefore, if the promoter of the present invention is used in the case of crops ingesting the upper part of the plant, for example, leaves or stems, the target protein can be ingested together with the leaf or stem by expressing the useful target protein in the upper part of the plant. You can develop crops.

본 발명의 일실시예에서는 녹색형광단백질 유전자인 Egfp 및 청색발색 유전자인 Gus가 연결된 형태의 리포터 시스템이 내재되어 있는 공지된 pBGWFS7 벡터에 서열번호 1의 염기서열을 가지는 본 발명의 PAtAD5 프로모터를 EgfpGus 유전자의 상류부분에 작동가능하게 연결한 재조합 발현 벡터인 pBGWFS7-PAtAD5를 제조하였다(실시예 2 참조). In one embodiment of the present invention is a green fluorescent protein gene Egfp and blue color gene of the Gus is operably linked to PAtAD5 promoter of the present invention having the base sequence of SEQ ID NO: 1 to known pBGWFS7 vector that has the form of a reporter system that is connected is inherent in the upstream section of Egfp and Gus gene recombination An expression vector, pBGWFS7-PAtAD5, was prepared (see Example 2).

본 발명의 프로모터 및 상기 프로모터와 작동가능하게 연결되어 있는 목적 단백질을 암호화하는 염기서열을 포함하는 재조합 발현 벡터는 당분야에 공지된 방법을 이용하여 숙주 세포내로 도입할 수 있다. 상기 본 발명에 따른 재조합 발현 벡터를 숙주 세포내로 도입하는 방법으로는, 이에 한정되지는 않으나, 염화칼슘(CaCl2) 및 열 쇼크(heat shock) 방법, 입자 총 충격법(particle gun bombardment), 실리콘 탄화물 위스커(Silicon carbide whiskers), 초음파 처리(sonication), 전기천공법(electroporation) 및 PEG(Polyethylenglycol)에 의한 침전법 등을 사용할 수 있다.A recombinant expression vector comprising a promoter of the present invention and a nucleotide sequence encoding a protein of interest linked to the promoter can be introduced into a host cell using methods known in the art. The method for introducing the recombinant expression vector according to the present invention into a host cell may include, but is not limited to, calcium chloride (CaCl 2) and heat shock, particle gun bombardment, and silicon carbide whiskers. (Silicon carbide whiskers), sonication (sonication), electroporation (electroporation) and precipitation by PEG (Polyethylenglycol) may be used.

따라서 본 발명은 본 발명의 프로모터 및 상기 프로모터와 작동가능하게 연결되어 있는 목적 단백질을 암호화하는 염기서열을 포함하는 재조합 발현 벡터로 형질 전환된 숙주 세포를 제공한다. 상기 숙주 세포로는 세균(bacteria)이 바람직하며, 본 발명의 일실시예에서는 아그로박테리움 튜메파시엔스 GV3101을 사용하였다.Accordingly, the present invention provides a host cell transformed with a recombinant expression vector comprising a promoter of the present invention and a nucleotide sequence encoding a target protein operably linked to the promoter. The host cell is preferably a bacterium, and in one embodiment of the present invention, Agrobacterium tumefaciens GV3101 is used.

또한, 본 발명에 따른 재조합 발현 벡터는 당분야에 공지된 방법을 이용하여 식물체 내로 도입할 수 있다. 예를 들면, 이에 한정되지는 않으나 아그로박테리움(Agrobacterium sp.)-매개에 의한 방법, 입자 총 충격법(particle gun bombardment), 실리콘 탄화물 위스커법(Silicon carbide whiskers), 초음파 처리법(sonication), 전기천공법(electroporation) 및 PEG(Polyethylenglycol)에 의한 침전법을 사용할 수 있다. 바람직하게는 아그로박테리움(Agrobacterium sp.)-매개에 의한 방법을 사용할 수 있다. In addition, the recombinant expression vector according to the present invention can be introduced into plants using methods known in the art. For example, but are not limited to Agrobacterium (Agrobacterium sp.) - method according to the parameters, the particle gun bombardment method (particle gun bombardment), silicon carbide whisker methods (Silicon carbide whiskers), ultrasound treatment (sonication), electrical Precipitation by electroporation and polyethylene glycol (PEG) may be used. Preferably Agrobacterium sp . ) -Mediated methods can be used.

따라서 본 발명은 본 발명의 프로모터 및 상기 프로모터와 작동가능하게 연결되어 있는 목적 단백질을 암호화하는 염기서열을 포함하는 재조합 발현 벡터를 식물체 내로 도입함으로써 형질전환된 식물을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a transformed plant by introducing into the plant a recombinant expression vector comprising a promoter of the present invention and a nucleotide sequence encoding a target protein operably linked to the promoter.

상기 본 발명에 따른 형질전환된 식물은 당업계의 통상적인 방법인 유성번식 방법 또는 무성번식 방법을 통해 수득할 수 있다. 보다 구체적으로 본 발명의 식물은 꽃의 수분과정을 통하여 종자를 생산하고 상기 종자로부터 번식하는 과정인 유성번식을 통해 수득할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 재조합 발현 벡터로 식물체를 형질전환 한 다음 통상적인 방법에 따라 캘러스의 유도, 발근 및 토양 순화의 과정인 무성번식 방법을 통해 수득할 수 있다. 즉, 본 발명의 재조합 발현 벡터로 형질전환된 식물의 절편체를 당업계에 공지된 적합한 배지에 치상한 다음 적정 조 건으로 배양하여 캘러스의 형성을 유도하고, 신초가 형성되면 호르몬 무첨가 배지로 옮겨 배양한다. 약 2주 후 상기 신초를 발근용 배지에 옮겨서 뿌리를 유도한다. 뿌리가 유도된 다음 이를 토양에 이식하여 순화시킴으로써 본 발명에 따른 형질전환된 식물을 수득할 수 있다. 본 발명에서 형질전환 식물은 전체 식물체 뿐만 아니라 그로부터 수득될 수 있는 조직, 세포 또는 종자를 포함할 수 있다.The transformed plant according to the present invention can be obtained through the sexual breeding method or asexual breeding method which is a conventional method in the art. More specifically, the plant of the present invention may be obtained through oily breeding, which is a process of producing seeds from the pollination process of flowers and breeding from the seeds. In addition, after transforming a plant with a recombinant expression vector according to the present invention it can be obtained through the asexual propagation method which is a process of induction, rooting and soil purification of the callus according to a conventional method. That is, the explants of the plant transformed with the recombinant expression vector of the present invention are inoculated in a suitable medium known in the art, and then cultured under appropriate conditions to induce the formation of callus. do. After about 2 weeks, the shoots are transferred to rooting medium to induce roots. The transformed plant according to the present invention can be obtained by inducing roots and then transplanting them into the soil to purify them. In the present invention, the transformed plant may include not only the whole plant, but also tissues, cells, or seeds obtainable therefrom.

또한, 본 발명은 본 발명의 프로모터 및 상기 프로모터와 작동가능하게 연결되어 있는 목적 단백질을 암호화하는 염기서열을 포함하는 재조합 발현 벡터를 식물체에 도입하는 단계를 포함하는 목적 단백질의 지상부 특이적 발현 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for terrestrial specific expression of a target protein comprising introducing into a plant a recombinant expression vector comprising a promoter of the present invention and a nucleotide sequence encoding a target protein operably linked to the promoter. to provide.

나아가 본 발명은 목적 단백질이 지상부에서 특이적으로 발현된 식물체의 제조방법을 제공한다.Furthermore, the present invention provides a method for producing a plant in which the target protein is specifically expressed in the ground part.

본 발명에서 상기 식물체는 쌍자엽 식물 또는 단자엽 식물일 수 있으며, 상기 쌍자엽 식물로는 이에 제한되지는 않으나, 애기장대, 대두, 담배, 가지, 고추,감자, 토마토, 배추, 무, 양배추, 상추, 복숭아, 배, 딸기, 수박, 참외, 오이, 당근, 샐러리 및 유채일 수 있고, 상기 단자엽 식물로는 이에 제한되지는 않으나, 벼, 보리, 밀, 호밀, 옥수수, 사탕수수, 귀리 및 양파일 수 있다. In the present invention, the plant may be a dicotyledonous plant or a monocotyledonous plant, and the dicotyledonous plant is not limited thereto, but the Arabidopsis, soybean, tobacco, eggplant, pepper, potato, tomato, Chinese cabbage, radish, cabbage, lettuce, peach , Pears, strawberries, watermelons, melons, cucumbers, carrots, celery and rapeseed, and the monocotyledonous plants may include, but are not limited to, rice, barley, wheat, rye, corn, sugar cane, oats and onions.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 반드시 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not necessarily limited to these Examples.

<실시예 1><Example 1>

애기장대로부터 At1g53090유전자의 프로모터 부위 규명Identification of promoter region of At1g53090 gene from Arabidopsis

본 발명자들은 지상부 특이적 프로모터를 확보하기 위하여 애기장대의 게놈 유전자인 At1g53090의 염기서열을 기초로 상기 유전자의 프로모터 부분이라 예상되는 부분에 대한 특이적인 프라이머를 제작하였다. 이후 야생형 애기장대의 로제트 잎으로부터 게놈 DNA를 추출하기 위하여 애기장대의 잎 조직 소량을 에펜도르프 튜브에 넣고 게놈 DNA 추출 키트(SolGent Co., Ltd.)을 이용하여 분리 및 정제하였다. 상기 DNA 용출액은 자외선 흡광도 분석기(UV spectrophotometer, Beckman Coulter DU650)를 이용하여 A260/A280를 측정하여 정량하였다. 그런 뒤, 상기 추출된 게놈 DNA를 주형으로 하고 상기에서 제작한 프라이머, 즉, 하기에 기재한 서열번호 2 및 서열번호 3의 프라이머를 이용하여 PCR을 수행하였다. 이때, 상기 PCR 조건은 95℃에서 10분간 변성 후 94℃에서 1분, 55℃에서 1분 및 68℃에서 2분간 반응을 1 사이클로 하여 30회 실시한 다음, 68℃에서 10분간 반응하였다. 이후 상기 PCR 반응에서 수득한 DNA의 염기서열을 분석하였다(Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, second edition, 1989).In order to secure a terrestrial specific promoter, the inventors prepared specific primers for the part expected to be a promoter part of the gene, based on the nucleotide sequence of At1g53090, a genomic gene of Arabidopsis. Then, in order to extract genomic DNA from wild-type Arabidopsis rosette leaves, a small amount of Arabidopsis leaf tissue was placed in an Eppendorf tube and isolated and purified using a genomic DNA extraction kit (SolGent Co., Ltd.). The DNA eluate was quantified by measuring A 260 / A 280 using an ultraviolet absorbance analyzer (UV spectrophotometer, Beckman Coulter DU650). Then, PCR was performed using the extracted genomic DNA as a template and primers prepared above, that is, primers of SEQ ID NO: 2 and SEQ ID NO: 3 described below. At this time, the PCR conditions were denatured at 95 ° C for 10 minutes, followed by 30 cycles of 1 minute at 94 ° C, 1 minute at 55 ° C and 2 minutes at 68 ° C for 1 cycle, followed by 10 minutes at 68 ° C. Subsequently, DNA sequences obtained from the PCR reaction were analyzed (Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, second edition, 1989).

서열번호 2: AD5 B1 정방향 프라이머SEQ ID NO: 2: AD5 B1 forward primer

5'-AAAAAGCAGGCTTGGCAATCCTAATAACCATC-3‘5'-AAAAAGCAGGCTTGGCAATCCTAATAACCATC-3 ’

서열번호 3: AD5 B2 역방향 프라이머SEQ ID NO: 3: AD5 B2 reverse primer

5'-AGAAAGCTGGGTTCCTCTGGATTCTGCAATAC-3‘5'-AGAAAGCTGGGTTCCTCTGGATTCTGCAATAC-3 ’

그 결과, 지상부 발현 프로모터라고 예상되는 약 1.9kb에 해당하는 PCR 반응 산물을 획득할 수 있었고, 상기 PCR 반응에서 획득한 DNA 산물의 염기서열을 서열번호 1로 나타내었으며, 이를 “PAtAD5 프로모터”로 명명하였다.As a result, a PCR reaction product corresponding to about 1.9 kb expected to be a terrestrial expression promoter was obtained, and the nucleotide sequence of the DNA product obtained in the PCR reaction was represented by SEQ ID NO: 1, which was named "PAtAD5 promoter". It was.

<실시예 2><Example 2>

PAtAD5 프로모터를 포함하는 재조합 발현 벡터의 제조 Preparation of Recombinant Expression Vector Comprising PAtAD5 Promoter

상기 실시예 1에서 분리한 PAtAD5 프로모터를 애기장대에 형질 전환시키기 위하여 PAtAD5 프로모터를 포함하는 재조합 발현 벡터를 제조하였다. 이를 위해 먼저, 벨기에의 겐트대학으로부터 구입한 게이트웨이 벡터인pBGWFS7에 PAtAD5 프로모터가 삽입된 제조합 벡터를 제작하였다. 즉, 상기 실시예 1에서 수득한 PCR 산물을 박테리아가 박테리오파지에 의해 감염될 때 박테리아 측 특이 재조합 핵산서열 부위 전체를 포함하는 프라이머인 어댑터 프라이머 B1(서열번호 4) 및 프라이머 B2(서열번호 5)를 사용하여 다시 PCR을 수행하였다. 이때 상기 PCR의 조건은 95℃에서 3분간 변성 후, 94℃에서 30초, 45℃에서 30초 및 68℃에서 2분간 반응을 1 사이클로 하여 5회 반복 실시한 후, 94℃에서 30초, 55℃에서 30초 및 68℃에서 2분간 반응을 1 사이클로 하여 다시 20 사이클을 반복 실시하고 68℃에서 10분간 반응하였다. 상기 PCR 산물들을 박테리아가 박테리오파지에 의해 감염될 때 박테리오파지 측 특이 재조합 핵산서열 부위를 포함하는 pDONR221 벡터(인비트로젠 생명 기술사, 미국)와 BP 재조합 반응, 즉, BP 반응 버퍼, 상기 PCR 산물 200ng, pDONR221 벡터 150ng 및 게이트웨이 BP 클로나제(clonase)효소 혼합액 등을 잘 섞은 뒤 25℃에서 하룻밤 동안 반응시키는 과정을 수행하여 PAtAD5 프로모터가 삽입된 중간 클로닝 벡터인 pDONR-PAtAD5을 제작하였다. 이후 상기 제작된 pDONR-PAtAD5 벡터는 최종적으로 PAtAD5 프로모터를 포함하는 식물형질전환 재조합 발현 벡터를 제작하기 위하여 녹색형광단백질 유전자인 Egfp 및 청색발색 유전자인 Gus가 연결된 형태의 리포터 시스템이 내재되어 있는 pBGWFS7 벡터와 다시 LR 재조합 반응, 즉, LR 반응 버퍼, pDONR-PAtAD5 벡터 300ng 및 게이트웨이 LR 클로나제(clonase)효소 혼합액 등을 잘 섞은 뒤 25℃에서 하룻밤 동안 반응시키는 과정을 수행하여 재조합 발현 벡터인 pBGWFS7-PAtAD5를 제작하였다. 이 때, 상기 pBGWFS7 벡터는 스펙티노마이신(spectinomycin) 저항성 유전자를 가지고 있으며 식물체 선발인자인 제초제에 저항성을 가지는 Bar 유전자를 포함하고 있다. 상기와 같은 방법에 의해 제조된 본 발명의 PAtAD5 프로모터 부위를 포함하는 재조합 발현 벡터인 pBGWFS7-PAtAD5의 지도는 도 1에 나타내었다.In order to transform the PAtAD5 promoter isolated in Example 1 into Arabidopsis, a recombinant expression vector including the PAtAD5 promoter was prepared. To this end, first, a production vector in which a PAtAD5 promoter was inserted into pBGWFS7, a gateway vector purchased from the University of Ghent, Belgium, was prepared. That is, the PCR product obtained in Example 1 is a primer primer B1 (SEQ ID NO: 4) and primer B2 (SEQ ID NO: 5) which is a primer including the entire bacterial side specific recombinant nucleic acid sequence site when bacteria are infected by bacteriophage PCR was performed again. At this time, the PCR conditions were denatured at 95 ° C. for 3 minutes, followed by 5 cycles of reaction for 1 minute at 94 ° C. for 30 seconds, 45 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 2 minutes, and then at 94 ° C. for 30 seconds and 55 ° C. 20 cycles were repeated, and the reaction was repeated for 1 minute at 30 seconds and 68 ° C. for 2 minutes, and the reaction was performed at 68 ° C. for 10 minutes. When the bacteria were infected by the bacteriophage, the PCR products were subjected to a BP recombination reaction with a pDONR221 vector (Invitrogen Biotech, USA) containing a bacteriophage-specific recombinant nucleic acid sequence site, that is, a BP reaction buffer, 200ng of the PCR product, pDONR221 After mixing the 150ng vector and the gateway BP clonease enzyme mixture well and reacting at 25 ° C. overnight, pDONR-PAtAD5, an intermediate cloning vector into which the PAtAD5 promoter was inserted, was prepared. Then, the prepared pDONR-PAtAD5 vector is Egfp, which is a green fluorescent protein gene, to finally produce a plant transformation recombinant expression vector including a PAtAD5 promoter. And LR recombination reaction, ie, LR reaction buffer, 300ng of pDONR-PAtAD5 vector, and gateway LR clonease enzyme mixture, which are well mixed with the pBGWFS7 vector incorporating the reporter system in which the blue chromogenic gene Gus is linked. The reaction was carried out overnight at 25 ° C. to produce a recombinant expression vector pBGWFS7-PAtAD5. At this time, the pBGWFS7 vector has a spectinomycin resistance gene and includes a Bar gene resistant to herbicide, a plant selection factor. A map of pBGWFS7-PAtAD5, a recombinant expression vector comprising the PAtAD5 promoter region of the present invention prepared by the above method, is shown in FIG. 1.

서열번호 4: 어댑터 프라이머 B1 SEQ ID NO 4: Adapter Primer B1

5'-GGGGACAAGTTTGTACAAAAAAGCAGGCT-3'5'-GGGGACAAGTTTGTACAAAAAAGCAGGCT-3 '

서열번호 5: 어댑터 프라이머 B2 SEQ ID NO 5: Adapter Primer B2

5'-GGGGACCACTTTGTACAAGAAAGCTGGGT-3'5'-GGGGACCACTTTGTACAAGAAAGCTGGGT-3 '

<실시예 3><Example 3>

PAtAD5 프로모터를 포함하는 재조합 발현 벡터로 형질전환된 애기장대의 제조Preparation of Arabidopsis Transformed with Recombinant Expression Vector Comprising PAtAD5 Promoter

상기 실시예 2에서 제조한 재조합 발현 벡터인 pBGWFS7-PAtAD5는 액체질소를 이용한 형질전환 방법에 따라 아그로박테리움 튜메파시엔스 GV3101 균주에 도입시킨 후, 이를 이용하여 야생형 애기장대 Col-o(Arabidopsis thaliana ecotype Col-o)를 형질전환 시켰다. 이를 위해 먼저, pBGWFS7-PAtAD5 벡터로 형질 전환된 아그로박테리움 튜메파시엔스 GV3101 균주를 항생제가 포함된 5ml의 LB배지에서 48시간 동안 배양한 다음 상기 배양액을 4000rpm에서 10분 동안 원심 분리하였다. 이후, 5% 수크로스를 포함하는 용액에 침전된 세포들을 현탁시켜 아그로박테리움 배양액을 제조하고 250 ppm 트윈 20(tween 20)을 첨가하였다. 형질 전환시킬 애기장대는 종자를 파종한 후 22℃ 배양기에서 16시간 낮 및 8시간의 밤 조건으로 약 4주간 생육한 후 식물체의 일차 추대를 제거하여 최소한 3-4개의 이차 추대를 유도한 후, 상기 제조한 아그로박테리움 배양액을 꽃봉우리에 분사하여 애기장대를 형질전환 시켰다. 이후, 충분한 습도와 암 조건을 유지한 상태로 하룻밤동안 배양한 다음 22℃ 배양기에서 16시간의 낮 및 8시간의 밤 조건에서 5일간 더 배양시키고 상기와 동일한 방법으로 형질전환을 반복한 후, 꼬투리 조직(silique)이 갈색으로 완전히 성숙할 때까지 22℃ 배양기에서 16시간 낮 및 8시간 밤 조건에서 약 3~5주간 생육시킨 후 형질전환된 애기장대로부터 종자를 수확하였다. 상기 수확된 종자는 다시 파종하여 생육 10일째 1차, 17일째 2차로 0.3%의 제초제인 바스타를 살포하여 살아남은 개체인 T1 세대의 형질전환체를 선발하였다. 상기 T1 형질전환체는 다시 꼬투리 조직(silique)이 갈색으로 완전히 성숙할 때까지 22℃ 배양기에서 16시간 낮 및 8시간의 밤 조건에서 약 2달간 더 생육시킨 후 T2 종자를 수확하였다. PBGWFS7-PAtAD5, the recombinant expression vector prepared in Example 2, was introduced into the Agrobacterium tumefaciens GV3101 strain according to the transformation method using liquid nitrogen, and then using the wild type Arabidopsis col-o ( Arabidopsis). thaliana ecotype Col-o) was transformed. To this end, Agrobacterium tumefaciens GV3101 strain transformed with the pBGWFS7-PAtAD5 vector was incubated for 48 hours in a 5 ml LB medium containing antibiotics, and then the culture was centrifuged at 4000 rpm for 10 minutes. Thereafter, suspended cells were suspended in a solution containing 5% sucrose to prepare an Agrobacterium culture and 250 ppm tween 20 was added. The seedlings to be transformed are grown for 4 weeks in a 22 ° C. incubator for 16 hours during the day and 8 hours at night after seeding, and then at least 3-4 secondary rods are induced by removing the primary rods from plants. The Agrobacterium culture solution prepared above was sprayed onto the buds to transform the Arabidopsis. Thereafter, overnight incubation was carried out with sufficient humidity and dark conditions, followed by incubation for 5 more days in a 22 ° C. incubator for 16 hours and night for 8 hours, and the transformation was repeated in the same manner as above. Seeds were harvested from the transformed Arabidopsis cultivars after growing for about 3-5 weeks in 16 hours day and 8 hours night conditions in a 22 ° C. incubator until the tissue (silique) had fully matured to brown. The harvested seeds were sown again and the transformants of the T1 generation, which survived, were sprayed with 0.3% herbicide, Basta, on the first day of the 10th day and the second day of the 17th day. The T1 transformants were further grown for about two months in a 22 ° C. incubator for 16 hours day and 8 hours at night until the pod tissue (silique) was fully matured, and then harvested T2 seeds.

<실시예 4><Example 4>

형질전환된 애기장대에서 PAtAD5 프로모터에 의한 GUS 발현 분석 조사Investigation of GUS Expression by PAtAD5 Promoter in Transgenic Arabidopsis

본 발명자들은 본 발명의 PAtAD5 프로모터가 식물체 내에서 유전자의 발현을 조직 특이적으로 유도하는지 확인하기 위하여 본 발명의 PAtAD5 프로모터가 삽입된 재조합 발현 벡터로 형질전환된 애기장대의 각 조직에서 GUS 유전자의 발현 양상을 분석하였다. 즉, 상기 실시예 3에서 형질전환된 애기장대로부터 수확한 T2 종자를 일부는 물에서 발아시켜 7일째에 유묘에서 GUS(청색발색 유전자) 유전자의 발현 양상을 관찰하였고, 일부는 상토에 파종하여 생육 10일째 및 17일째 두 번의 0.3% 바스타를 살포하여 생존한 형질전환 애기장대 식물체의 잎, 줄기, 뿌리, 꽃 및 꼬투리 등의 여러 조직으로부터 생육 단계별로 GUS 유전자의 발현 양상을 관찰하였다. 이때 대조군으로는 비형질전환 애기장대를 발아시켜 사용하였다. GUS 유전자의 발현여부의 관찰은 상기 발아시킨 유묘 및 상기 형질전환된 애기장대의 각 조직을 GUS-어세이 버퍼(X-gluc(cyslohexyl ammonium salt) 20mM, NaH2PO4 H2O 100mM, NaEDTA 10mM, Triton-X-100 0.1%, pH7.5)에 침지하고 37℃에서 하룻밤 처리한 후, 상기 버퍼용액을 버리고 물로 세척한 후 70% 에탄올에 다시 침지하여 37℃에서 1시간에 한번씩 클로로필 (chlorophyll)이 완전히 제거될 때까지 반복하여 갈아주었다. 이후 상기 식물체를 해부현미경(Olympus, JP/GX41)으로 관찰하였다.In order to confirm whether the PAtAD5 promoter of the present invention induces tissue expression in a plant, the expression of the GUS gene in each tissue of the Arabidopsis transformed with a recombinant expression vector into which the PAtAD5 promoter of the present invention is inserted The aspect was analyzed. That is, some of the T2 seeds harvested from the Arabidopsis transformed in Example 3 germinated in water to observe the expression pattern of the GUS (blue color gene) gene in seedlings on the 7th day, and some of them were seeded and grown on top soil. The expression of the GUS gene was observed at various stages of growth from various tissues such as leaves, stems, roots, flowers and pods of transgenic Arabidopsis plants, which were sprayed with two 0.3% bastards on day 10 and day 17. The control group was used to germinate non-transformed Arabidopsis. Observation of the expression of the GUS gene was carried out in each of the germinated seedlings and the tissues of the transformed Arabidopsis, GUS- assay buffer (X-gluc (cyslohexyl ammonium salt) 20mM, NaH 2 PO 4 H 2 O 100mM, NaEDTA 10mM) , Triton-X-100 0.1%, pH7.5) and treated overnight at 37 ℃, discarded the buffer solution, washed with water and then immersed in 70% ethanol once again at 37 ℃ chlorophyll (chlorophyll once every hour ) Until it is completely removed. The plant was then observed under an anatomical microscope (Olympus, JP / GX41).

그 결과, 물에서 발아시킨 7일째의 유묘에서는 뿌리를 제외한 전신에서 본 발명의 PAtAD5 프로모터에 의해 GUS 유전자가 발현되었음을 확인할 수 있었다. 반면, 대조군인 비형질전환 애기장대에서는 GUS 유전자의 발현이 전혀 관찰되지 않았다. 또한, 상토에 파종한 형질전환된 애기장대의 여러 조직, 즉, 잎, 줄기, 꽃 및 꼬투리에서는 GUS 유전자가 발현되었음을 확인할 수 있었으나, 뿌리에서는 거의 발현되지 않았음을 확인할 수 있었고, 대조군인 비형질전환 애기장대의 잎, 꽃 및 꼬투리에서도 GUS 유전자의 발현이 전혀 관찰되지 않았다.(도 2 참조). As a result, it was confirmed that the GUS gene was expressed by the PAtAD5 promoter of the present invention in the whole seedlings except the roots in the seedlings germinated in water at 7 days. In contrast, no GUS gene expression was observed in the control transgenic Arabidopsis. In addition, it was confirmed that GUS gene was expressed in various tissues of transgenic Arabidopsis cultivars, such as leaves, stems, flowers, and pods, but was rarely expressed in roots. No expression of the GUS gene was observed in the leaves, flowers and pods of the transgenic Arabidopsis (see FIG. 2).

따라서 상기의 결과로부터 본 발명의 PAtAD5 프로모터는 뿌리를 제외한 식물의 지상부, 즉, 식물의 잎, 줄기, 꼬투리 및 꽃에서 특이적으로 유전자의 발현을 유도하는 프로모터임을 확인할 수 있었다. Therefore, it was confirmed from the above results that the PAtAD5 promoter of the present invention is a promoter that specifically induces gene expression in above-ground parts of plants except roots, that is, leaves, stems, pods and flowers of plants.

<실시예 5><Example 5>

RT-PCR 분석을 통한 PAtAD5 프로모터의 식물체 지상부 발현 양상 분석Analysis of Plant Surface Expression of PAtAD5 Promoter by RT-PCR Analysis

상기 실시예 4를 통해 본 발명의 PAtAD5 프로모터가 식물체의 지상부에서만 특이적으로 유전자의 발현을 유도함을 확인한 본 발명자들은 이를 다시 확인하기 위하여 RT-PCR 방법을 수행하였다. 이를 위해 상기 실시예 3에서 수득한 T2세대의 종자를 재배하여 얻은 본 발명의 PAtAD5 프로모터를 포함하는 재조합 발현 벡터로 형질전환된 애기장대의 잎, 뿌리, 줄기 및 꽃으로부터 전체 RNA를 각각 분리하였다. 이때, 음성대조군으로는 비형질전환된 애기장대 Columbia-0를 사용하였고, 양성대조군으로는 전신 발현 프로모터로 알려진 P35S 프로모터를 포함하는 재조합 발현 벡터로 형질전환된 애기장대를 사용하였다. 상기 RNA의 분리는 먼저, 각 식물체의 각 조직 1g을 액체질소를 이용하여 얼린 후 막자사발로 분쇄하여 2ml 튜브에 옮긴 다음, 각 튜브에 500 ㎕의 RNA 추출 완충액(50mM sodium acetate pH 5.5, 150mM LiCl, 5mM EDTA, 0.5% SDS) 및 500㎕ 페놀을 넣고 혼합하였다. 상기 혼합액을 65℃에서 10분 동안 처리한 후 상온에서 15분 동안 교반기(rotary shaker)를 이용하여 섞어준 뒤, 4℃에서 10000rpm으로 10분간 원심분리한 후 상층액을 조심스럽게 새 튜브에 옮기고, 여기에 클로로포름 500㎕를 첨가하여 잘 섞어준 다음 다시 원심분리 하여 상층액을 수득하였다. 상기 수득한 상층액에 0.6배 부피의 8M 리튬 클로라이드(LiCl)를 첨가한 후 -20℃에 2시간 이상 보관하였다. 이후, 4℃에서 12,000rpm으로 20분간 원심 분리하여 RNA 침전물을 4M LiCl 및 80% 에탄올로 각각 한차례씩 씻어준 후 남은 최종 RNA 침전물을 50㎕의 증류수에 녹였다. 상기 증류수에 녹인 RNA는 자외선 흡광도 분석기(UV spectrophotometer, Beckman Coulter DU650)를 이용하여 A260/A280를 측정하여 정량하였다. 역전사효소 이용 핵산중합효소반 응(reverse transcriptase-polymerase chain reaction, RT-PCR)은 상기 추출한 각각의 전체 RNA 약 1㎍을 주형으로 하고 ThermoScript RT-PCR 시스템(인비트로젠 생명 기술사, 미국)인 50uM oligo dT 프라이머 및 반응 버퍼(10X RT buffer, 25mM MgCl2, 0.1M DTT, RNase OUT, SuperScriptTM RT)를 첨가하여 50℃에서 50분간, 85℃에서 5분간 처리 후 얼음에서 식힌 다음 여기에 다시 RNase H 1㎕를 첨가하고 37℃에서 20분간 처리하여 cDNA를 합성하였다. 이후, 상기 합성된 cDNA를 주형으로 청색발색 유전자인 GUS의 발현을 확인하기 위하여 하기에 기재한 서열번호 6 및 서열번호 7의 프라이머 및 정량적인 분석을 위한 대조군으로 애기장대의 연장 요소인 EF-1α(elongation factor-1α) 프라이머인 서열번호 8 및 서열번호 9의 프라이머를 이용하여 PCR 반응을 수행하였다. 상기 PCR 반응은 94℃에서 5분간 변성 후, 94 ℃에서 30초, 55 ℃에서 30초, 72 ℃에서 30초의 반응을 한 사이클로 하여 25회 반복 실시한 후 72℃에서 7분간 반응시킨 다음 아가로스 젤에 전기영동하여 PCR 반응산물을 확인하였다. 상기 PCR 반응 결과는 도 3에 나타내었다. In Example 4, the inventors of the present invention confirmed that the PAtAD5 promoter of the present invention specifically induced gene expression only in the ground part of the plant, and performed the RT-PCR method to confirm this again. To this end, the total RNA was isolated from the leaves, roots, stems and flowers of Arabidopsis transformed with a recombinant expression vector comprising the PAtAD5 promoter of the present invention obtained by cultivating the T2 generation seed obtained in Example 3. At this time, the non-transformed Arabidopsis Columbia-0 was used as a negative control group, and the Arabidopsis transformed with a recombinant expression vector including a P35S promoter known as a systemic expression promoter was used as a positive control group. Isolation of the RNA, first, 1 g of each tissue of each plant was frozen with liquid nitrogen, crushed with a mortar and transferred to a 2 ml tube, and then 500 μl of RNA extraction buffer (50 mM sodium acetate pH 5.5, 150 mM LiCl) was added to each tube. , 5 mM EDTA, 0.5% SDS) and 500 μl phenol were added and mixed. After the mixture was treated at 65 ° C. for 10 minutes and mixed at room temperature for 15 minutes using a stirrer (rotary shaker), centrifuged at 4 ° C. for 10 minutes at 10000 rpm, and then the supernatant was carefully transferred to a new tube. 500 µl of chloroform was added thereto, mixed well, and centrifuged again to obtain a supernatant. 0.6M volume of 8M lithium chloride (LiCl) was added to the obtained supernatant and then stored at -20 ° C for at least 2 hours. Thereafter, centrifugation at 12,000 rpm for 20 minutes at 4 ℃ to wash the RNA precipitate with 4M LiCl and 80% ethanol one by one to dissolve the final RNA precipitate in 50μl of distilled water. The RNA dissolved in the distilled water was quantified by measuring A260 / A280 using an ultraviolet absorbance analyzer (UV spectrophotometer, Beckman Coulter DU650). Reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR) was performed using 50 μM of ThermoScript RT-PCR system (Invitrogen Biotech, USA) as a template with approximately 1 μg of each extracted RNA as a template. oligo dT primer and reaction buffer (10X RT buffer, 25mM MgCl 2 , 0.1M DTT, RNase OUT, SuperScript TM RT) were added for 50 min at 50 ° C, 5 min at 85 ° C, and then cooled on ice. 1 μl of H was added and treated at 37 ° C. for 20 minutes to synthesize cDNA. Subsequently, EF-1α as an extension of Arabidopsis as a control for quantitative analysis and primers of SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO. PCR reactions were performed using primers of SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9 (elongation factor-1α) primers. The PCR reaction was denatured at 94 ° C. for 5 minutes, followed by 25 cycles of reaction for 30 seconds at 94 ° C., 30 seconds at 55 ° C., and 30 seconds at 72 ° C., followed by 25 cycles of reaction at 72 ° C., followed by agarose gel. Electrophoresis on the PCR product was confirmed. The PCR reaction results are shown in FIG. 3.

서열번호 6 : GUS 정방향 프라이머SEQ ID NO: 6 GUS forward primer

5'-ACCTGCGTCAATGTAATGTTCTGC-3'5'-ACCTGCGTCAATGTAATGTTCTGC-3 '

서열번호 7 : GUS 역방향 프라이머SEQ ID NO: 7: GUS reverse primer

5'-CTCCCTGCTGCGGTTTTTCA-3'5'-CTCCCTGCTGCGGTTTTTCA-3 '

서열번호 8 : EF-1α정방향 프라이머SEQ ID NO: EF-1α forward primer

5'-GTTTCACATTAACATTGTGGTCATT-3'5'-GTTTCACATTAACATTGTGGTCATT-3 '

서열번호 9 : EF-1α역방향 프라이머SEQ ID NO: EF-1α reverse primer

5'-GAGGTACCAGTAATCATGTTCTTG-3'5'-GAGGTACCAGTAATCATGTTCTTG-3 '

그 결과, 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 PAtAD5 프로모터를 포함하는 재조합 발현 벡터로 형질전환된 애기장대의 잎, 줄기 및 꽃 조직에서는 GUS 유전자가 발현되었음을 확인할 수 있었으나, 뿌리에서는 GUS 유전자의 발현산물을 확인할 수 없었다. 반면, 양성대조군으로 사용된 전신 발현 프로모터인 P35S가 삽입된 형질전환 애기장대에서는 뿌리를 포함한 모든 조직에서 GUS 유전자가 발현되었음을 확인할 수 있었다.As a result, as shown in Figure 3, it was confirmed that the GUS gene was expressed in the leaf, stem and flower tissue of Arabidopsis transformed with the recombinant expression vector containing the PAtAD5 promoter of the present invention, but the expression of the GUS gene in the root The product could not be identified. On the other hand, in the transgenic Arabidopsis inserted with the P35S, a systemic expression promoter used as a positive control, it was confirmed that the GUS gene was expressed in all tissues including the roots.

따라서 상기의 결과로, 본 발명의 PAtAD5 프로모터는 식물의 뿌리를 제외한 지상부에서 유전자의 발현을 유도하는 지상부 특이적 프로모터임을 알 수 있었고, 상기 본 발명의 PAtAD5 프로모터는 특히 식물의 잎, 줄기 및 꽃 조직에서 유전자의 발현을 유도하는 프로모터임을 알 수 있었다. Therefore, as a result of the above, it can be seen that the PAtAD5 promoter of the present invention is a terrestrial specific promoter that induces the expression of genes in the ground except for the root of the plant, and the PAtAD5 promoter of the present invention is particularly a leaf, stem and flower tissue of the plant It can be seen that it is a promoter that induces the expression of genes.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 지상부 특이적 프로모터는 식물체에서 뿌리를 제외한 식물체의 지상부에서만 특이적으로 목적 유전자의 발현을 유도할 수 있는 조직 특이성이 우수한 효과가 있다. 따라서 본 발명의 지상부 특이적 프로모 터는 고부가가치의 유용성분을 식물의 지상부에서 발현시켜 대량으로 생산할 수 있는 형질전환 식물의 개발에 유용하게 이용될 수 있다.As described above, the above-ground specific promoter of the present invention has an effect of excellent tissue specificity capable of specifically inducing the expression of a gene of interest only in the above-ground part of the plant except the root of the plant. Therefore, the above-ground specific promoter of the present invention can be usefully used in the development of a transgenic plant that can produce a large amount by expressing a high value-added useful component in the above-ground plant.

<110> Rural development administration <120> Above-Ground Specific Promoter and Above-Ground Specific Expression Method of Target Protein Using the Same <160> 9 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 1939 <212> DNA <213> Arabidopsis thaliana <400> 1 tggcaatcct aataaccatc tctttgcggt cgaattcgat gttttccaag acaaacgttt 60 tggtgatatt aatgataatc atgttggtgt taatattaac tctgttaact caaaggtttc 120 tgagaaagct gggtattgga ttcagacaag aactagaggg aagaatcaat ggttgtttaa 180 ggaagtgaag cttagtagcg gagacaacta caaagcttgg attgagtata agaacagtaa 240 agtcattgtt tggcttgcac ctgcgcattt aaagaaaccg aagaggccat tgatcgaaac 300 acaagttgat ctctcggagg tggttcttga gactatgtat accggctttt ccggttcgat 360 gggtcgtggc gtcgagcgtc acgacatttg gagctggagt tttgagaaca ccgccaaaaa 420 caattagttc tgattttggt cttgtttggt ttgatttatg tttgttaccg gtttaacaat 480 tatgtatttt ctcttgattt ttattcaaaa gtggttaaaa agagagtacg tataaaatgt 540 caaaatcaaa tttaaaatta ctttgatcga ttaaaccatt aaaaaaaatc ctgagaagaa 600 aacatgcaca ctgtcccgga ccatcaccgt caatgatctt cttggacatg catcattgat 660 tttgtataaa taaagactcg ttaaaagcca aagcacaacc acgtggtatt gtggtcatcg 720 tcctcatcaa attgaatcag tttgttcatg tcacaagttt cttaacataa gtttttaaaa 780 gatattacta aaatttaaaa ctaaaatatt gacaaatcca cgatatataa ggttaaagct 840 atcacagttt ctaggtcgta tcattttcta caaaaatctt gcattacatt tcagatggtt 900 tggtttcaat aaaaaaacag agtttttttt tttttttcat tgataaattt gtgtatgtaa 960 tctaatcata gaaaaagaaa aaacacgtgg cgtgtccgga cgcatgtgat tttgtaattt 1020 accacttacg ttgtcgactt gtctcaatcc attccatgga aatggaaact cccctctggt 1080 tattaaatgc tcccaccaat acattctctt tcctttcacc aaaaccaata atacaaacaa 1140 ttttgttttt ctcattcaag attttcaaag tacaatcatt tctttaggta ctttctcttg 1200 taataaggct tcaaatatgt tattcaaaaa ttattttggt cattttaaat tcctattata 1260 gccttacaaa aatgtgttat attatttgga ccacaacata atttaaacat tcctcttgaa 1320 gaaaattggt cacttcaaaa aagaacaaaa ttcactttga cctcatggtt tacttatatt 1380 tacatatatg gcccaaaacc aaaatacgaa aaaggtttta gctttacgtt cttttgattc 1440 ctaggtcgtc gtttaaccac gttgcttgcg tggaaagaga agagaagtga agattatcaa 1500 aaagcgaaaa ataaaaccct cactgtgaag taaaaatcgt aggcccaaaa tagatttctc 1560 ttagccgaga atttaatttt tatgaatctg attattgctt ttctacgaac tcagtttttg 1620 cgatgtgtgg ttctcaaaaa aggatcgttt cttcggtgcc tcttagtctc tcaagtactt 1680 cttcttcttc ttatcttctt cttcgctttt cttttatata tagagagagt ttagtggtca 1740 agaagcttcc tcgtgtttgt ctctttatgt aatcaaaggt tgcattttta ttcgaatata 1800 ttttctggtt ttggtgtttt ctgtcaaagg gtcttttaaa aatcttaact ttcgttctaa 1860 atttctttac tttatttcga ttctaactta gggcttttgg gctgggatca tgaaatgaag 1920 tattgcagaa tccagagga 1939 <210> 2 <211> 32 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> AD5 B1 froward primer <400> 2 aaaaagcagg cttggcaatc ctaataacca tc 32 <210> 3 <211> 32 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> AD5 B2 reverse primer <400> 3 agaaagctgg gttcctctgg attctgcaat ac 32 <210> 4 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> adaptor B1 primer <400> 4 ggggacaagt ttgtacaaaa aagcaggct 29 <210> 5 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> adaptor B2 primer <400> 5 ggggaccact ttgtacaaga aagctgggt 29 <210> 6 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GUS forward primer <400> 6 acctgcgtca atgtaatgtt ctgc 24 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GUS reverse primer <400> 7 ctccctgctg cggtttttca 20 <210> 8 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> EF-1a forward primer <400> 8 gtttcacatt aacattgtgg tcatt 25 <210> 9 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> EF-1a reverse primer <400> 9 gaggtaccag taatcatgtt cttg 24 <110> Rural development administration <120> Above-Ground Specific Promoter and Above-Ground Specific          Expression Method of Target Protein Using the Same <160> 9 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 1939 <212> DNA <213> Arabidopsis thaliana <400> 1 tggcaatcct aataaccatc tctttgcggt cgaattcgat gttttccaag acaaacgttt 60 tggtgatatt aatgataatc atgttggtgt taatattaac tctgttaact caaaggtttc 120 tgagaaagct gggtattgga ttcagacaag aactagaggg aagaatcaat ggttgtttaa 180 ggaagtgaag cttagtagcg gagacaacta caaagcttgg attgagtata agaacagtaa 240 agtcattgtt tggcttgcac ctgcgcattt aaagaaaccg aagaggccat tgatcgaaac 300 acaagttgat ctctcggagg tggttcttga gactatgtat accggctttt ccggttcgat 360 gggtcgtggc gtcgagcgtc acgacatttg gagctggagt tttgagaaca ccgccaaaaa 420 caattagttc tgattttggt cttgtttggt ttgatttatg tttgttaccg gtttaacaat 480 tatgtatttt ctcttgattt ttattcaaaa gtggttaaaa agagagtacg tataaaatgt 540 caaaatcaaa tttaaaatta ctttgatcga ttaaaccatt aaaaaaaatc ctgagaagaa 600 aacatgcaca ctgtcccgga ccatcaccgt caatgatctt cttggacatg catcattgat 660 tttgtataaa taaagactcg ttaaaagcca aagcacaacc acgtggtatt gtggtcatcg 720 tcctcatcaa attgaatcag tttgttcatg tcacaagttt cttaacataa gtttttaaaa 780 gatattacta aaatttaaaa ctaaaatatt gacaaatcca cgatatataa ggttaaagct 840 atcacagttt ctaggtcgta tcattttcta caaaaatctt gcattacatt tcagatggtt 900 tggtttcaat aaaaaaacag agtttttttt tttttttcat tgataaattt gtgtatgtaa 960 tctaatcata gaaaaagaaa aaacacgtgg cgtgtccgga cgcatgtgat tttgtaattt 1020 accacttacg ttgtcgactt gtctcaatcc attccatgga aatggaaact cccctctggt 1080 tattaaatgc tcccaccaat acattctctt tcctttcacc aaaaccaata atacaaacaa 1140 ttttgttttt ctcattcaag attttcaaag tacaatcatt tctttaggta ctttctcttg 1200 taataaggct tcaaatatgt tattcaaaaa ttattttggt cattttaaat tcctattata 1260 gccttacaaa aatgtgttat attatttgga ccacaacata atttaaacat tcctcttgaa 1320 gaaaattggt cacttcaaaa aagaacaaaa ttcactttga cctcatggtt tacttatatt 1380 tacatatatg gcccaaaacc aaaatacgaa aaaggtttta gctttacgtt cttttgattc 1440 ctaggtcgtc gtttaaccac gttgcttgcg tggaaagaga agagaagtga agattatcaa 1500 aaagcgaaaa ataaaaccct cactgtgaag taaaaatcgt aggcccaaaa tagatttctc 1560 ttagccgaga atttaatttt tatgaatctg attattgctt ttctacgaac tcagtttttg 1620 cgatgtgtgg ttctcaaaaa aggatcgttt cttcggtgcc tcttagtctc tcaagtactt 1680 cttcttcttc ttatcttctt cttcgctttt cttttatata tagagagagt ttagtggtca 1740 agaagcttcc tcgtgtttgt ctctttatgt aatcaaaggt tgcattttta ttcgaatata 1800 ttttctggtt ttggtgtttt ctgtcaaagg gtcttttaaa aatcttaact ttcgttctaa 1860 atttctttac tttatttcga ttctaactta gggcttttgg gctgggatca tgaaatgaag 1920 tattgcagaa tccagagga 1939 <210> 2 <211> 32 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> AD5 B1 froward primer <400> 2 aaaaagcagg cttggcaatc ctaataacca tc 32 <210> 3 <211> 32 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> AD5 B2 reverse primer <400> 3 agaaagctgg gttcctctgg attctgcaat ac 32 <210> 4 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> adapter B1 primer <400> 4 ggggacaagt ttgtacaaaa aagcaggct 29 <210> 5 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> adapter B2 primer <400> 5 ggggaccact ttgtacaaga aagctgggt 29 <210> 6 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GUS forward primer <400> 6 acctgcgtca atgtaatgtt ctgc 24 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GUS reverse primer <400> 7 ctccctgctg cggtttttca 20 <210> 8 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> EF-1a forward primer <400> 8 gtttcacatt aacattgtgg tcatt 25 <210> 9 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> EF-1a reverse primer <400> 9 gaggtaccag taatcatgtt cttg 24  

Claims (14)

서열번호 1의 염기서열을 포함하는 식물체의 지상부 특이적 프로모터. Terrestrial specific promoters of plants comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. 제1항에 있어서, 상기 지상부는 잎, 줄기, 꼬투리 및 꽃으로 이루어진 군 중에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 프로모터.The promoter of claim 1, wherein the ground portion is selected from the group consisting of leaves, stems, pods, and flowers. 제1항의 프로모터 및 상기 프로모터와 작동 가능하게 연결되어 있는 목적 단백질을 암호화하는 염기서열을 포함하는 것임을 특징으로 하는 재조합 발현 벡터.The recombinant expression vector comprising the promoter of claim 1 and a base sequence encoding a protein of interest operably linked with the promoter. 제3항에 있어서, 상기 재조합 발현 벡터가 도 1에 기재된 pBGWFS7-PAtAD5인 것을 특징으로 하는 재조합 발현 벡터.The recombinant expression vector according to claim 3, wherein the recombinant expression vector is pBGWFS7-PAtAD5 described in FIG. 제3항 또는 제4항의 재조합 발현 벡터로 형질전환된 세균.A bacterium transformed with the recombinant expression vector of claim 3. 제3항 또는 제4항의 재조합 발현 벡터로 형질전환된 식물. A plant transformed with the recombinant expression vector of claim 3. 제3항의 재조합 발현 벡터를 식물체에 도입하는 단계를 포함하는 목적 단백질의 지상부 특이적 발현 방법. A method of expressing a terrestrial portion of a protein of interest comprising introducing the recombinant expression vector of claim 3 into a plant. 제3항의 재조합 발현 벡터를 식물체에 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 목적 단백질이 지상부에서 특이적으로 발현된 식물체의 제조방법.A method for producing a plant in which the target protein is specifically expressed on the ground, comprising introducing the recombinant expression vector of claim 3 into a plant. 제7항에 있어서, 상기 식물체는 쌍자엽 식물 또는 단자엽 식물인 것을 특징으로 하는 방법. 8. The method of claim 7, wherein the plant is a dicotyledonous or monocotyledonous plant. 제9항에 있어서, 상기 쌍자엽 식물은 애기장대, 대두, 담배, 가지, 고추,감자, 토마토, 배추, 무, 양배추, 상추, 복숭아, 배, 딸기, 수박, 참외, 오이, 당근,샐러리 및 유채로 이루어진 군 중에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 방법.The method of claim 9, wherein the dicotyledonous plants are Arabidopsis, soybean, tobacco, eggplant, pepper, potato, tomato, cabbage, radish, cabbage, lettuce, peach, pear, strawberry, watermelon, melon, cucumber, carrot, celery and rapeseed Method characterized in that it is selected from the group consisting of. 제9항에 있어서, 상기 단자엽 식물은 벼, 보리, 밀, 호밀, 옥수수, 사탕수수, 귀리 및 양파로 이루어진 군 중에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 방법.The method of claim 9, wherein the monocotyledonous plant is selected from the group consisting of rice, barley, wheat, rye, corn, sugar cane, oats and onions. 제8항에 있어서, 상기 식물체는 쌍자엽 식물 또는 단자엽 식물인 것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 8, wherein the plant is a dicotyledonous plant or monocotyledonous plant. 제12항에 있어서, 상기 쌍자엽 식물은 애기장대, 대두, 담배, 가지, 고추,감자, 토마토, 배추, 무, 양배추, 상추, 복숭아, 배, 딸기, 수박, 참외, 오이, 당근,샐러리 및 유채로 이루어진 군 중에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 방법.The method of claim 12, wherein the dicotyledonous plants are Arabidopsis, soybean, tobacco, eggplant, pepper, potato, tomato, cabbage, radish, cabbage, lettuce, peach, pear, strawberry, watermelon, melon, cucumber, carrot, celery and rapeseed Method characterized in that it is selected from the group consisting of. 제12항에 있어서, 상기 단자엽 식물은 벼, 보리, 밀, 호밀, 옥수수, 사탕수수, 귀리 및 양파로 이루어진 군 중에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 방법.The method of claim 12, wherein the monocotyledonous plant is selected from the group consisting of rice, barley, wheat, rye, corn, sugar cane, oats and onions.
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