KR100435143B1 - Plant tissue specific promoters - Google Patents

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KR100435143B1 KR10-2001-0012040A KR20010012040A KR100435143B1 KR 100435143 B1 KR100435143 B1 KR 100435143B1 KR 20010012040 A KR20010012040 A KR 20010012040A KR 100435143 B1 KR100435143 B1 KR 100435143B1
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Abstract

본 발명은 식물의 조직특이 프로모터에 관한 것으로서, 어떤 식물체에서 외래 유전자를 발현시킬 때 목적하는 외래 유전자를 식물체의 발달 단계 중 언제, 식물체의 조직 중 어디서 얼마만한 양으로 발현시킬 것인가를 조절하고 결정하는 프로모터의 염기배열을 제공하기 위한 것이다.The present invention relates to a plant-specific promoter of a plant, which controls and determines when and how much of a desired foreign gene is expressed in a plant's tissue during the developmental stage of the plant. To provide a base sequence of promoters.

이를 위해 사용된 유전자는 모두 5종의 배추유전자로서 BAN102, BAN103, BAN84, BcA9, BIF38 이다. BAN102, BAN103, BAN84 유전자는 배추의 약(꽃밥)과 엽(잎)의 cDNA 유전자 은행의 차별화 선발(잎에서는 발현되지 않으며 약에서만 특이적으로 발현되는 약 특이 유전자를 선발)에 의하여 분리되었으며, BcA9 유전자는 PCR방법을 이용하여 분리되었고, BIF38 유전자는 어린 꽃봉오리의 cDNA 유전자 은행에서 분리되었다. 이 유전자들의 프로모터를 배추 genomic 유전자 은행으로부터 각각 분리한 후 리포터, GUS, 유전자를 이용하여 각 프로모터의 특성을 조사하였다.Genes used for this purpose are all five cabbage genes, BAN102, BAN103, BAN84, BcA9 and BIF38. The BAN102, BAN103, and BAN84 genes were isolated by differentiation selection of the cDNA gene banks of Chinese cabbage (anther) and leaves (leaf) (by selecting drug-specific genes that are not expressed in leaves but specifically expressed in drugs), and BcA9. Genes were isolated using PCR and BIF38 genes were isolated from cDNA gene banks of young buds. The promoters of these genes were separated from the cabbage genomic gene bank, and then the characteristics of each promoter were examined using reporter, GUS, and genes.

그 결과, BAN102, BAN103, BAN84의 프로모터는 화분 특이성을 보였으며, BcA9의 프로모터는 융단조직 특이성을 나타내었고, BIF38의 프로모터는 유관속 특이 프로모터로 판명되었다.As a result, the promoters of BAN102, BAN103, and BAN84 showed pollen specificity, the promoter of BcA9 showed carpet specificity, and the promoter of BIF38 was found to be a vascular specific promoter.

Description

식물조직의 특이 프로모터 영역{PLANT TISSUE SPECIFIC PROMOTERS}PLANT TISSUE SPECIFIC PROMOTERS

본 발명은 어떤 식물체에서 외래 유전자를 발현시킬 때, 목적하는 외래 유전자를 식물체의 발달 단계 중 언제, 식물체의 조직 중 어디서, 얼마만한 양으로 발현시킬 것인가를 조절하는 프로모터(promotor;유전자 조절영역)에 관한 것이다.When the foreign gene is expressed in a plant, the present invention is directed to a promoter (gene control region) which controls when and how much the desired foreign gene is expressed in the tissues of the plant in the developmental stage of the plant. It is about.

일반적으로, 프로모터라 함은 유전자가 언제 어느곳에서 어느 만큼 발현할 것인가를 결정하는 작용을 하는 염기배열, 즉 유전자의 발현을 조절하는 기능을 갖는 조절영역의 일종이라고 할 수 있다.In general, a promoter is a type of regulatory region having a function of controlling the expression of a gene, ie, a base sequence that determines when and where a gene is expressed.

식물 분자생물학 분야 중 유전자 발현 조절에 관한 연구 및 개발은 매우 활발하여 이미 많은 수의 특수한 기능의 프로모터들이 보고되어 있다.Research and development of gene expression regulation in the field of plant molecular biology has been very active, and a large number of special function promoters have already been reported.

이 분야에 기 보고된 프로모터들을 그 기능에 따라서 분류하면 크게, 발현량을 많게 하는 강한 프로모터, 발현조직을 제한하는 조직 특이 프로모터, 발현시기를 제한하는 프로모터로 구분될 수 있는데, 이러한 기능에 대해 좀더 상세히 살펴보면 다음과 같다.The promoters previously reported in this field can be classified according to their functions into two groups: strong promoters that increase expression levels, tissue-specific promoters that limit expression tissues, and promoters that limit expression times. Looking in detail as follows.

1) 발현량을 많게 하는 강한 프로모터1) Strong promoter to increase expression

외래 유전자의 발현량을 최대화하는데 이용되는 프로모터로 초기에 많이 개발되었다. 식물 프로모터로는 꽃양배추 모자이크 바이러스의 35S RNA 유전자의 프로모터와 벼의 액틴(actin) 유전자 프로모터가 있다. 이들은 식물형질전환 때 선발 마커로 이용되는 항생제 저항성 유전자, 식물의 병충해 억제 유전자, 또는 식물을 이용한 물질 생산 등의 목적으로 주로 사용되고 있다.It was initially developed as a promoter used to maximize the expression level of foreign genes. Plant promoters include the 35S RNA gene promoter of Cauliflower mosaic virus and the actin gene promoter of rice. These are mainly used for the purpose of antibiotic resistance genes used as selection markers in plant transformation, genes for inhibiting pests of plants, or production of substances using plants.

2) 발현 조직을 제한하는 조직 특이 프로모터2) Tissue specific promoters that limit expression tissue

외래 유전자의 발현을 식물체의 특별한 조직에만 국한시켜 형질전환 목저글 달성하는데 이용되는 프로모터들이다. 꽃의 웅성기관 약의 융단조직 특이 TA29 프로모터는 세포에 독성을 갖는 단백질 유전자와 함께 웅성불임 작물 개발에 이용되었다. Rubisco small subunit 유전자의 프로모터는 강력한 프로모터이지만 녹색조직(green tissue)에만 유전자의 발현을 국한시킨다. 이런 종류의 프로모터는 사용하고자 하는 다양한 목적에 따라서 식물체 각 조직에 대하여 많은 수가 보고되어 있다.Promoters are used to achieve transgenic juggling by limiting the expression of foreign genes to specific tissues of plants. The carpet-specific TA29 promoter of flower male organs was used to develop male sterile crops with protein genes toxic to cells. The promoter of the Rubisco small subunit gene is a strong promoter, but restricts the expression of the gene only to green tissue. A large number of these types of promoters have been reported for each tissue of the plant depending on the various purposes it is intended to use.

3) 발현 시기를 제한하는 프로모터3) promoters that limit the timing of expression

외래 유전자의 발현을 식물 발달 단계 중 특별한 시기에만 국한시키는 프로모터로 많은 예들이 보고되어 있다. 예를 들어 개화에 관련된 유전자들의 프로모터는 개화기에만 유전자를 발현시킨다. 또한 각종 생물적(biotic)이거나 무생물적 (abiotic) 자극에 의하여 발현되는 유전자들의 프로모터들도 시기를 조절하는 프로모터에 포함시킬 수 있다. 감자의 단백질분해효소 억제단백질 Ⅱ(proteinase inhibitor Ⅱ) 유전자의 프로모터는 상처(또는 해충이 잎을 갉을 때)에 의하여 기능이 발휘된다. 알콜분해효소(alcohol dehydrogenase) 유전자의 프로모터는 알콜에 의하여 활성화된다.Numerous examples have been reported as promoters that limit the expression of foreign genes to only specific stages of plant development. For example, promoters of genes involved in flowering express the gene only in the flowering period. In addition, promoters of genes expressed by various biological or abiotic stimuli may be included in the timing controlling promoter. Promoters of potato proteinase inhibitor II genes function by wounds (or when insects pluck leaves). The promoter of the alcohol dehydrogenase gene is activated by alcohol.

한편, 이러한 프로모터들은 개발자의 의도에 따라서 보다 정밀한 유전자 발현 조절을 위하여 더욱 다양한 기능을 갖는 외래 유전자 형질전환 식물체 개발이 요구되고 있으나, 아직 국내 개발된 프로모터의 이용이 부진한 것이 현실이다.On the other hand, these promoters are required to develop foreign gene transgenic plants having more diverse functions for more precise gene expression control according to the intention of the developer, but the use of the domestically developed promoter is still poor.

따라서 본 발명에서는 우리 나라를 비롯한 중국, 일본 등 동북아시아에서 널리 재배되는 주요 채소이며, 이미 세계적 식품이 된 김치의 기본 재료인 배추의 cDNA 및 genomic 유전자 은행 제작, 조직 특이 유전자들 및 그들의 프로모터 분리와 염기서열 분석, 리포터 유전자들을 이용한 프로모터 기능 분석을 통하여 새로운식물 조직 특이 프로모터를 제공함으로서, 목적에 적합한 유전자를 작물에 도입할 때 목적 유전자의 발현 정도, 발현 시기와 장소를 제한하거나 조절하는 등 식물체 형질전환에 이용이 가능하도록 하는데 목적이 있다.Therefore, the present invention is a major vegetable widely cultivated in Northeast Asia such as China, Japan, Korea, and the like, the production of cDNA and genomic gene banks of Chinese cabbage, which is the basic material of kimchi, which has already become a global food, tissue-specific genes and their promoter isolation and By providing new plant tissue-specific promoters through sequencing and promoter function analysis using reporter genes, plant traits such as limiting or regulating the expression level, timing and place of expression of the target gene when introducing the appropriate gene into the crop The purpose is to make it available for conversion.

도 1은 BAN102 유전자의 게놈 클론의 제한효소 지도.1 is a restriction map of a genomic clone of the BAN102 gene.

도 2는 BAN102 유전자의 프로모터 영역 1.2kb를 포함하는 플라스미드 pCR102.2 is a plasmid pCR102 comprising a promoter region of 1.2 kb of BAN102 gene.

도 3은 Pban102와 P102del을 사용한 GUS 형질전환 벡터.3 is a GUS transformation vector using Pban102 and P102del.

도 4는 p102GN과 pSPGN을 이용한 담배의 화분과 화분관에서 GUS 발현상태를 나타낸 사진.Figure 4 is a photograph showing the state of GUS expression in pollen and pollen of tobacco using p102GN and pSPGN.

도 5는 BAN102 유전자의 TATA box 주변 염기서열(A) 및 core 프로모터 교체를 위한 PCR 프라이머 염기서열(B)Figure 5 shows the nucleotide sequence around the TATA box of the BAN102 gene (A) and PCR primer nucleotide sequence (B) for core promoter replacement

도 6은 P102del의 화분특이 영역 확인을 위한 플라스미드 p102A.Figure 6 is a plasmid p102A for identifying the pollen specific region of P102del.

도 7은 플라스미드 p102A에 의한 일시적 형질전환이 이루어진 것으로서, (A)는 담배의 화분과 화분관, (B)는 담배의 잎, (C)는 배추 수술대, (D)는 배추 암술대를 나타낸 사진.(화살표는 GUS 발현 부분을 표시함)Figure 7 is a temporary transformation by the plasmid p102A, (A) the pollen and pollen tube of tobacco, (B) leaves of tobacco, (C) cabbage operating table, (D) a photo showing the cabbage pistil. Arrow indicates GUS expression)

도 8은 Pban102에 의한 GUS 발현벡터 p102G 제작과정.8 is a production process of the GUS expression vector p102G by Pban102.

도 9는 식물발현벡터 p102G로 형질전환된 담배의 화분에서의 GUS 발현 상태도.9 is a state diagram of GUS expression in pollen of tobacco transformed with the plant expression vector p102G.

도 10은 BAN103 유전자의 게놈 클론의 제한효소 지도.10 is a restriction map of a genomic clone of the BAN103 gene.

도 11은 BAN103 유전자의 단백질 코딩부분 염기서열과 아미노산 서열도.11 is a protein coding part nucleotide sequence and amino acid sequence diagram of the BAN103 gene.

도 12는 BAN103 유전자의 프로모터 영역 1.8kb를 포함하는 플라스미드 pCR103R.12 is a plasmid pCR103R comprising a promoter region 1.8 kb of BAN103 gene.

도 13은 Pban103과 P103del을 사용한 GUS 형질전환 벡터.Figure 13 is a GUS transformation vector using Pban103 and P103del.

도 14는 플라스미드 p103XGN과 pHSGN에 의한 일시적 형질전환을 나타낸 것으로서, (A)는 배추의 화사, (B)는 배추의 화사에서 GUS 발현부분 확대도, (C)는 배추의 약격, (D)는 담배의 화분과 화분관을 나타낸 사진.(화살표는 GUS 발현 부분을 표시함)Figure 14 shows the transient transformation by plasmid p103XGN and pHSGN, (A) is a flower of Chinese cabbage, (B) is an enlarged view of GUS expression in the flower of Chinese cabbage, (C) is a commitment of Chinese cabbage, (D) Picture of pollen and pollen of tobacco (arrow shows GUS expression)

도 15는 Pban103에 의한 GUS 발현벡터 p103XG 제작과정.Figure 15 is a production process of the GUS expression vector p103XG by Pban103.

도 16은 식물발현벡터 p103XG로 형질전환 된 담배의 화분에서의 GUS 반응을 나타낸 것으로서, (A)는 성숙화분, (B)는 화분관, (C)는 배주, (D)는 꽃받침의 모상체, (E)는 꽃잎의 모상체를 나타낸 사진.Figure 16 shows the GUS response in the pollen of the tobacco transformed with the plant expression vector p103XG, (A) is a mature pollen, (B) is a pollen tube, (C) is an embryo, (D) is a parent of calyx, (E) is a photograph showing the parent body of the petal.

도 17은 웅성불임 형질전환체를 만들기 위한 p102DT(A) 및 p103DT(B) 각각의 제작과정.Figure 17 is the manufacturing process of each p102DT (A) and p103DT (B) to make a male sterile transformant.

도 18은 p103DT 형질전환 후 가나마이신 선발된 형질전환 담배의 PCR 분석도.18 is a PCR analysis of kanamycin selected transgenic tobacco after p103DT transformation.

도 19는 DTx-A 유전자가 형질전환된 담배의 웅성불임 꽃을 나타낸 것으로서, (좌측) 정상 꽃, (중앙) 반웅성불임, (우측) 완전한 웅성불임.Figure 19 shows male sterile flowers of tobacco transformed with DTx-A gene, (left) normal flowers, (center) semi-male sterility, (right) complete male sterility.

도 20은 BAN84 유전자의 제놈 클론 7.8kb를 갖는 pGBAN84의 제한효소지도 및 파생된 플라스미드 p84Xb, p84Bm과 p84Sm. (화살표는 BAN84유전자의 방향과 위치를나타냄)Figure 20 shows restriction map of pGBAN84 with genomic clone 7.8kb of BAN84 gene and derived plasmids p84Xb, p84Bm and p84Sm. (The arrow indicates the direction and position of the BAN84 gene.)

도 21은 BAN84 프로모터를 포함하는 pCRP84와 pBSP84 및 터미네이터를 포함하는 pCRT84 플라스미드.(화살표는 프로모터와 터미네이터의 방향을 나타냄)21 shows pCRP84 with BAN84 promoter and pCRT84 plasmid with pBSP84 and terminator. (Arrows show the direction of promoter and terminator)

도 22는 일시적 형질전환으로 BAN84 프로모터(P84) 및 터미네이터(T84) 기능분석을 위한 플라스미드 pKP101, pKP201, pKP301.FIG. 22 shows plasmids pKP101, pKP201, pKP301 for BAN84 promoter (P84) and terminator (T84) functional analysis with transient transformation.

도 23은 플라스미드 pKP101, pKP301을 이용한 담배 화분과 화분관에서의 GUS 발현을 나타낸 사진.Figure 23 is a photograph showing the expression of GUS in tobacco pollen and pollen tube using plasmids pKP101, pKP301.

도 24는 배추의 BcA9 유전자와 그 주변을 포함하는 게놈 클론 5.5kb를 pUC19에 클로닝 시킨 플라스미드 pBc9.(화살표는 BcA9 유전자의 위치와 방향을 나타내며, 세로구획선 부분은 BcA9의 프로모터 영역)Figure 24 is a plasmid pBc9 cloned into pUC19 genomic clone 5.5kb, including the BcA9 gene and its surroundings of the Chinese cabbage (arrow shows the position and direction of the BcA9 gene, the vertical segment of the promoter region of BcA9).

도 25는 배추의 BcA9유전자, 유채의 A9(BnA9) 유전자 및 Arabidopsis A9(AtA9) 유전자의 아미노산 서열 비교.25 shows amino acid sequences of Chinese cabbage BcA9 gene, rapeseed A9 (BnA9) gene, and Arabidopsis A9 (AtA9) gene.

도 26은 배추(장원F1)의 모본과 부본 게놈 DNA의 Southern 분석 상태도.Fig. 26 is a Southern analysis state diagram of the parent and minor genomic DNA of Chinese cabbage (Jangwon F 1 ).

도 27은 BcA9 프로모터(PBcA9) 분리 및 식물발현 벡터 제작과정.27 is a BcA9 promoter (PBcA9) isolation and plant expression vector production process.

도 28은 양배추 꽃을 나타낸 사진으로서, 좌측은 정상상태, 우측은 웅성불임 상태.Figure 28 is a picture showing a cabbage flower, the left side is a normal state, the right side is a male sterile state.

도 29는 양배추의 꽃봉오리가 1mm 일때의 약 속의 화분모세포 발달상태를 나타낸 것으로서 (A)는 정상상태, (B)는 웅성불임 상태.Figure 29 shows the development of pollen blast cells of the drug when the bud of cabbage is 1mm (A) is a normal state, (B) is male sterility state.

도 30은 양배추의 꽃봉오리가 1.5mm 일때의 약 속의 사분자 발달상태를 나타낸 것으로서 (A)는 정상상태, (B)는 웅성불임 상태.Figure 30 shows the four-molecule development of the drug when the bud of cabbage is 1.5mm (A) is a steady state, (B) is male sterility.

도 31은 양배추의 꽃봉오리가 3mm 일때의 약 속의 화분발달 상태를 나타낸 것으로서 (A)는 정상상태, (B)는 웅성불임 상태.Figure 31 shows the pot development status of the drug when the bud of cabbage is 3mm (A) is a steady state, (B) is male sterility.

도 32는 BIF38의 게놈 클론을 갖는 플라스미드 pGBIF38E-11의 제한효소지도(가로구획선은 엑손, 세로구획선은 인트론을 표시함. 화살표는 BIF38 유전자의 방향과 위치를 표시함)Figure 32 shows restriction map of plasmid pGBIF38E-11 with genomic clone of BIF38 (horizontal segment lines show exons, vertical segment lines show introns; arrows indicate direction and position of BIF38 gene)

도 33은 프로모터 Pbif38 기능 검정을 위한 식물형질전환 벡터 pANL1 제작과정.Figure 33 is a process for producing a plant transformation vector pANL1 for promoter Pbif38 function assay.

도 34는 프로모터 Pbif38에 의한 담배 종자의 배유(위 좌측), 유묘의 떡잎(위 중앙)과 본엽의 엽맥(위 우측), 줄기의 유관속 조직(아래)에서 GUS 발현 상태도.Fig. 34 is a diagram illustrating the expression of GUS expression in the endosperm of the tobacco seeds (upper left), seedlings of the seedlings (upper center) and leafy veins of the main leaf (upper right), and vascular tissues (bottom) of the stem by the promoter Pbif38.

도 35는 프로모터 Pbif38에 의한 담배 화아의 탈리부분(abscission zone)(위좌측), 어린뿌리(위 우측), 꽃잎과 암술 유관속 조직 및 배주(아래 좌측), 수술대의 유관속 조직(아래 우측)에서의 GUS 발현 상태도.35 shows the abscess zone (upper left), young root (upper right), petals and pistil duct tissue and distribution (bottom left), and vascular tissue (bottom right) of the operating table by the promoter Pbif38. GUS expression state diagram.

이하, 상기 목적을 실현하기 위한 본 발명을 첨부도면을 참조하여 이하에서 상세히 살펴보기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the present invention for realizing the above object will be described in detail.

본 발명은 화분 특이 프로모터(Pban102, Pban103과 P84)3종, 융단조직 프로모터(PBcA9) 1종, 유관속 특이 프로모터(Pbif38) 1종을 포함한다. 이들 5종의 프로모터는 모두 배추(Chinese cabbage,Brassica campestrisssp.pekinensis)에서 분리되었다.The present invention includes three pollen specific promoters (Pban102, Pban103 and P84), one carpet promoter (PBcA9), and one vascular specific promoter (Pbif38). All five promoters were isolated from Chinese cabbage (Chinese cabbage, Brassica campestris ssp. Pekinensis ).

약의 cDNA 유전자 은행에서 in vivo excision한 각각의 cDNA 클론들을 약(꽃밥)과 엽(잎)의 RNA로 제작한 탐침으로 사용한 차별화 선발(differential screening) 방법으로 배추의 잎에서는 발현되지 않으며 배추의 약에서만 특이적으로 발현되는 배추 약 특이 유전자를 선발하였다. 이렇게 선발된 유전자들 중에서 BAN102와 BAN103 cDNA의 염기서열을 분석하고 이들을 탐침으로 배추 각 조직의 RNA에 대하여 northern 분석을 한 결과 BAN102와 BAN103 유전자는 새로운 약 특이 유전자 였다. BAN102와 BAN103의 cDNA를 탐침으로 사용하여 배추의 게놈 유전자은행으로 부터 BAN102와 BAN103 유전자 각각의 genomic 클론을 분리하였다. BAN102와 BAN103 유전자의 5' noncoding 부분의 염기서열을 분석하고 각각 1.2kb와 1.0kb의 프로모터 부분을 분리하였다. GUS 유전자를 이용하여 각 프로모터의 기능을 분석한결과, BAN102와 BAN103의 프로모터는 GUS의 화분 및 화분관 특이적인 발현을 유도하였다. 또한 각각의 프로모터와 디프테리아 독소 A 체인 유전자(DTx-A)를 연결한 식물발현벡트를 담배에 형질전환하여 웅성불임(또는 반웅성불임)을 보이는 식물체를 얻을 수 있었다.Differentiated screening method using the cDNA clones in vivo excision from the cDNA gene bank of medicine as a probe made of RNA of medicine (anther) and leaf (leaf). Chinese cabbage drug-specific genes that are specifically expressed only in E. coli were selected. Among these genes, BAN102 and BAN103 cDNA sequences were analyzed, and the probes were used for northern analysis of RNA of cabbage tissues. The BAN102 and BAN103 genes were new drug-specific genes. Using genomic cDNAs from BAN102 and BAN103 as probes, genomic clones of BAN102 and BAN103 genes were isolated from the genome gene bank of cabbage. The nucleotide sequences of the 5 'noncoding regions of the BAN102 and BAN103 genes were analyzed and the promoter portions of 1.2 kb and 1.0 kb were isolated, respectively. As a result of analyzing the function of each promoter using the GUS gene, the promoters of BAN102 and BAN103 induced GUS pollen and pollen tube-specific expression. In addition, plants expressing male infertility (or semi-infertility) were obtained by transforming the plant-expressing bets connecting the respective promoters and the diphtheria toxin A chain gene (DTx-A) into tobacco.

애기장대(Arabidopsis)의 A9 유전자(이하 AtA9으로 약함)의 염기서열에 근거하여 프라이머를 제작하고 PCR한 결과 배추에서 동일한 유전자 BcA9을 획득하였다. 이를 탐침으로 해당 genomic 클론을 선발하고 염기서열을 분석하고 AtA9과 비교한 결과 염기서열이 상당히 다른 새로운 프로모터였다. BcA9 유전자의 프로모터 부분 687bp(PBcA9)를 분리하여 DTx-A 유전자와 연결하여 양배추에 형질전환하여 웅성불임 양배추를 얻었다.Based on the nucleotide sequence of the A9 gene (abbreviated as AtA9) of Arabidopsis (Arabidopsis) was prepared primers and PCR to obtain the same gene BcA9 from the cabbage. The probe was used to select the genomic clone, analyzed the sequence, and compared it with AtA9. The promoter portion of the BcA9 gene 687bp (PBcA9) was isolated and linked to the DTx-A gene to transform the cabbage to obtain a male sterile cabbage.

배추의 미숙꽃 cDNA 유전자은행으로 부터 분리한 유전자 BIF38의 염기서열을 분석한 결과 lipid transfer protein과 아미노산서열 유사성을 보였다. 이 cDNA클론을 탐침으로 배추 genomic 유전자은행으로 부터 BIF38의 genomic 클론을 획득하고 일부 염기서열을 분석하였다. BIF38 유전자의 번역개시 코돈 ATG 상류의 프로모터 부분 4.3kb(Pbif38)를 분리하여 GUS 유전자와 연결하고 담배에 형질전환하였다. 형질전환체를 분석한 결과, Pbif38은 담배의 꽃봉오리 형성 때부터 GUS 유전자를 화기의 유관속 조직 특이적으로 발현시키기 시작하여 담배종자의 배유, 발아된 묘(어린식물)의 전체 유관속 및 발아 후 6주까지의 본엽 유관속에서 GUS 발현이 관찰되었다.The nucleotide sequence of gene BIF38 isolated from the cabbage cDNA gene bank of Chinese cabbage showed amino acid sequence similarity to lipid transfer protein. Using this cDNA clone as a probe, a genomic clone of BIF38 was obtained from the cabbage genomic gene bank, and some nucleotide sequences were analyzed. Initiation of translation of the BIF38 gene 4.3kb (Pbif38) of the promoter portion upstream of the codon ATG was isolated and linked to the GUS gene and transformed into tobacco. As a result of analyzing the transformants, Pbif38 began to express the GUS gene specifically in the flow line tissues of the firearms from the formation of the buds of tobacco, and thus the embryos of tobacco seeds, the total flow rate of germinated seedlings (young plants) and post-germination 6 GUS expression was observed in the main lobe ducts up to the week.

한편, 하기 실시예에서 일반적으로 사용된 실험방법을 정리하면 다음과 같다. 하기 방법에서 특별히 언급되지 않은 DNA 실험들은 Sambrook 등의 "Molecular Cloning: A Laboratoty Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, second edition, 1989"을 참조하였다.On the other hand, summarized the experimental method generally used in the following examples. For DNA experiments not specifically mentioned in the following method, see Sambrook et al., "Molecular Cloning: A Laboratoty Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, second edition, 1989".

(1) 클로닝 및 플라스미드 제작(1) Cloning and Plasmid Construction

DNA 클로닝 및 플라스미드 제작 등의 일반적인 과정은 Maniatis 등(1989)의 방법을 적용하였다. 대장균주는 XL1-Blue MRF'(Stratagene), XL1-Blue MRA(P2)(Stratagene), SOLR(Stratagene), DH5a(GIBCO BRL)를 사용하였으며, 플라스미드는 pBluescript SK(+/-)(Stratagene), pUC19(GIBCO BRL), pBI102(Clontech), pBI221(Clontech) 등을 이용하였다.General procedures such as DNA cloning and plasmid construction were carried out by Maniatis et al. (1989). E. coli strains were XL1-Blue MRF '(Stratagene), XL1-Blue MRA (P2) (Stratagene), SOLR (Stratagene), DH5a (GIBCO BRL), and the plasmid was pBluescript SK (+/-) (Stratagene), pUC19 (GIBCO BRL), pBI102 (Clontech), pBI221 (Clontech) and the like were used.

(2) 동위원소 표식 DNA탐침(probe)제조(2) Preparation of isotopically labeled DNA probes

적당한 제한효소로 절단된 DNA 절편을 1% low melting [α-32p]dCTP를 이용하여 ramdom priming 방법(Feinberg 와 Bogelstein 1983)으로 표식하였다. 정제된 DNA 절편을 95℃에서 10분간 가열하여 denaturation시키고 random hexamer primer와 deoxynucleotides, T7 DNA polymerase를 혼합하여 37℃에서 1시간 반응시키고, 반응되지 않은 nucleotides는 G-50 Sephadex columm chromatography로 제거하였다.DNA fragments digested with appropriate restriction enzymes were labeled by ramdom priming method (Feinberg and Bogelstein 1983) using 1% low melting [α- 32 p] dCTP. The purified DNA fragments were heated for 10 minutes at 95 ° C for denaturation, and then mixed with random hexamer primer, deoxynucleotides and T7 DNA polymerase for 1 hour at 37 ° C. The unreacted nucleotides were removed by G-50 Sephadex columm chromatography.

(3) 제놈 및 cDNA 유전자 은행의 탐색(3) Exploration of Genome and cDNA Gene Bank

배추 제놈 및 cDNA 유전자은행 파지, 각각 Lambda DASH Ⅱ(Stratagene)와 Lambda ZAP Ⅱ(Stratagene)를 50,000 PFU/plate 되도록 OD600=0.5 농도의 수죽세포(XL1-Blue MRA p2 또는 MRF) 0.6 ml에 혼합 감염시킨 후 6 ml의 NAY 상층배지(1 liter 당 NaCl 5g, MgSO4.7H2O 2g, yeast extract 5g, NZ amine 10g(pH7.5), agarose 7g)와 혼합하여 NZY plate(Bacot Agar 15g 포함)에 도말하고 37℃에서 8시간 배양하여 플라크를 형성시킨 후, 플라크를 나일론 막(Amersham)에 전이시켰다. 여기서 동위원소32P로 표식된 각 cDNA클론의 EcoRI/XhoⅠDNA절편을 넣어 혼성화시켜서 반응을 보이는 플라크를 선발하였다. 선발된 플라크를 1ml SM buffer(1 liter 당 NaCl 5.8g, MgSO4.7H2O 2g, 1M Tris-HCI(pH7.5) 50ml, 2% gelatin 용액 5ml)와 한방울의 chloroform과 혼합하여 4℃에 보관하면서 정확한 플라크 선발을 위해 위와 동일한 방법으로 2차 또는 3차 선발을 수행하였다. 한편 선발된 파지액을 순차적으로 희석하고 상기의 방법으로 프라크를 형성시킨 후 그 수를 계산하여 파지액의 농도를 결정하였다.Chinese cabbage genome and cDNA gene bank phages, respectively, were mixed and infected with Lambda DASH II (Stratagene) and Lambda ZAP II (Stratagene) in 0.6 ml of OD600 = 0.5 porcine cells (XL1-Blue MRA p2 or MRF) to 50,000 PFU / plate. then mixed with 6 ml of the supernatant culture medium NAY (1 5g NaCl, 2g MgSO 4 .7H 2 O, 5g yeast extract, 10g NZ amine (pH7.5), agarose 7g per liter) in NZY plate (containing Bacot Agar 15g) After plating and incubating at 37 ° C. for 8 hours to form plaque, the plaque was transferred to a nylon membrane (Amersham). Herein, EcoRI / Xho I DNA fragments of each cDNA clone labeled with isotope 32 P were hybridized to select a plaque that reacted. The selection plaque in 1ml SM buffer 4 ℃ was mixed with chloroform in (1 NaCl 5.8g, MgSO 4 .7H 2 O 2g, 1M Tris-HCI (pH7.5) 50ml, 2% gelatin solution 5ml per liter) and one drop Secondary or tertiary selection was performed in the same manner as above for accurate plaque selection during storage. On the other hand, the selected phage solution was sequentially diluted, and after forming the plaque by the above method, the number was calculated to determine the concentration of the phage solution.

(4) 파지 클론 DNA분리(4) Phage clone DNA isolation

선발된 파지를 150mm plate 당 50,000PFU 되도록 숙주세포(XL-1 Blue MRA P2 또는 MRF)에 감염시키고 NZCYM 상층배지(1 liter 당 NZ amine 10g, NaCl 5g, yeast extract 5g, casamino acids 1g, MgSO4.7H2O 2g, agarose 7g)에 혼합하여 플레이트 (agarose 15g 포함)에 도말하고 37℃에서 10시간 배양 후 충분히 형성된 플라크 위에 5ml의 SM 용액을 첨가하고 상온에서 1시간 흔들어서 파지를 추출하였다. 이 파지액을 모아서 chloroform 0.1ml을 첨가하고 8000 xg로 원심분리하여 침전을 제거한 후 DNaserⅠ과 RNaseA를 각각 1ug/ml 되도록 첨가하여 37℃에서 2시간 처리하였다. 여기에 SM 용액으로 제조한 20%(w/v) polyethylene glycol 8000. 2.5M NaCl 용액을 동량 혼합하여 얼음에 1시간 둔 후, 4℃에서 10,000g로 10분간 원심분리 하였다. 상등액을 제거하고 침전물에 500ul SM beffer를 넣어 부유시키고 다시 원심리하여 침전을 제거하고 상등액을 취하였다. 상등액에 0.5M EDTA(pH8.0) 20ul, 10% SDS 10ul, Proteinase K(2.5mg/ml) 10ul를 각각 첨가하여 68℃에서 30분간 가온 후 phenol/chloroform 추출한 후, NaOAc를 0.3M 되게 첨가하고 두배의 에탄올로 침전시켜서 70% 에탄올로 세척 후 건조시킨 DNA 침전을 TE buffer 100ul에 녹여 사용하였다.Selected phages were infected with host cells (XL-1 Blue MRA P2 or MRF) to 150 PFU per 150 mm plate and NZCYM supernatant medium (10 g of NZ amine, 5 g of NaCl, 1 g of yeast extract, 1 g of casamino acids, MgSO 4 per liter). 7H 2 O 2g, agarose 7g) was mixed on a plate (including agarose 15g) and incubated at 37 ℃ for 10 hours, and 5ml SM solution was added to a sufficiently formed plaque and shaken for 1 hour at room temperature to extract phage. The phage solution was collected, chloroform 0.1ml was added, centrifuged at 8000 xg to remove precipitates, and DNaser I and RNaseA were added to 1 ug / ml, respectively, and treated at 37 ° C for 2 hours. 20% (w / v) polyethylene glycol 8000. 2.5M NaCl solution prepared in SM solution was mixed in the same amount and placed on ice for 1 hour, followed by centrifugation at 10,000 g at 4 ° C. for 10 minutes. The supernatant was removed, 500ul SM beffer was added to the precipitate, suspended and centrifuged again to remove the precipitate, and the supernatant was taken. After adding 20ul of 0.5M EDTA (pH8.0), 10% SDS 10ul, and 10ul Proteinase K (2.5mg / ml) to the supernatant, warmed at 68 ℃ for 30 minutes, extracted with phenol / chloroform, and added NaOAc to 0.3M. Precipitated with twice the ethanol, washed with 70% ethanol and dried DNA precipitate was used to dissolve in 100ul of TE buffer.

(5) 제놈 DNA 분리 및 Southern blot 분석(5) Genome DNA Isolation and Southern Blot Analysis

제놈 DNA 분리는 Dellaporata 등(1983)의 방법을 변형시켜 사용하였다. 시료 2g을 액체질소에 넣어 마쇄한 후, 15ml DNA 추출용액(100 mM Tris-Hcl pH8.0, 50 mM EDTA, 500 mM NaCl, 10 mM 2-mercaptoethanol)을 첨가하여 혼합했다. 여기에 1ml의 20% SDS를 첨가하여 65℃에서 10분간 가온하고 5ml의 5M potassium acetate를 첨가하여 얼음에 20분간 두었다가 15,000rpm으로 20분간 원심분리한 후 상등액을 수거하여 10ml의 isopropanol을 첨가하고 -20℃에서 30분간 둔 후 4℃에서 10,000rpm으로 10분간 원심분리하여 침전된 DNA를 1ml의 50mM Tris-HCl(pH8.0), 10mM EDTA에 녹여 다시 10분간 원심분리하여 녹지 않은 polysaccharide를 제거하고 RNaseA 10ul를 처리 한 다음 phenol/chloroform 추출을 수회 반복하여 DNA를 정제하였다.Genome DNA isolation was used by modifying the method of Dellaporata et al. (1983). After 2 g of the sample was put in liquid nitrogen and crushed, a 15 ml DNA extract solution (100 mM Tris-Hcl pH8.0, 50 mM EDTA, 500 mM NaCl, 10 mM 2-mercaptoethanol) was added and mixed. 1 ml of 20% SDS was added thereto, warmed at 65 ° C. for 10 minutes, 5 ml of 5M potassium acetate was added, and placed on ice for 20 minutes. After centrifugation at 15,000 rpm for 20 minutes, the supernatant was collected and 10 ml of isopropanol was added. After 30 minutes at 20 ℃ centrifuged for 10 minutes at 10,000 rpm at 4 ℃ dissolved in precipitated DNA in 1ml 50mM Tris-HCl (pH8.0), 10mM EDTA and centrifuged again for 10 minutes to remove the undissolved polysaccharide After processing 10ul of RNaseA, phenol / chloroform extraction was repeated several times to purify DNA.

정제된 DNA를 적당한 제한효소로 자른 후 레인 당 10ug씩 1% 아가로스 겔에전기영동하였다. 겔을 0.2N HCl용액에 10분간 침지하여 depurination 시키고 0.4N NaOH, 1MNaCl 용액에서 15분간 침지하고 다시 새 용액으로 20분간 denaturation 시켰다. 이 겔을 동일한 용액으로 나일론 막에 전이시킨 후, 나일론 막을 0.5m Tris-Cl(pH7.2)m 1M NaCl 용액에 15분간 세척하고 건조시켜서 UV cross-linking 시켰다.The purified DNA was cut with a suitable restriction enzyme and electrophoresed on 1% agarose gel at 10 ug per lane. The gel was depurated by immersion in 0.2N HCl solution for 10 minutes, immersed in 0.4N NaOH, 1MNaCl solution for 15 minutes, and then denaturated with fresh solution for 20 minutes. After transferring the gel to the nylon membrane with the same solution, the nylon membrane was washed with 0.5m Tris-Cl (pH 7.2) m 1M NaCl solution for 15 minutes, dried and UV cross-linked.

DNA가 고정된 나일론 막을 혼성화용액(6XSSC, 5X Dengardt's 용액, 0.5% SDS, 100ug/ml denatured salmon sperm DNA)에 넣어 68℃에서 2시간 이상 동안 전처리 하고 여기에32P로 표식된 탐침을 95℃에서 10분간 denaturation시켜 첨가하고 16시간 동안 혼성화반응을 시켰다. 반응된 나일로 막을 2X SSC, 0.1% SDS 용액으로 실온에서 30분간 세척하고, 0.1X SSC, 0.1% SDS로 65℃에서 15분 동안 세척하고 건조시켜 X-ray 필름에 노출시켰다.DNA-immobilized nylon membrane was added to hybridization solution (6XSSC, 5X Dengardt's solution, 0.5% SDS, 100ug / ml denatured salmon sperm DNA) and pretreated at 68 ° C for at least 2 hours, and the 32 P-labeled probe at 95 ° C. 10 minutes of denaturation was added and hybridization was carried out for 16 hours. The reacted Nile membrane was washed with 2X SSC, 0.1% SDS solution for 30 minutes at room temperature, washed with 0.1X SSC, 0.1% SDS at 65 ° C. for 15 minutes and dried to expose to X-ray film.

(6) RNA 분리 및 northern blot 분석(6) RNA isolation and northern blot analysis

배추의 다양한 조직으로부터 total RNA를 분리하였다. 준비된 시료의 무게를 조사한 후 차갑게 한 유발에서 액체 질소로 시료를 얼려서 마쇄하여 차가운 튜브에 옮겼다. 마쇄된 시료 분말에 RNA 추출액(100mM LiCl, 100mM Tris-NaOH pH8.9, 1% SDS, 10mM EDTA)과 phenol을 동량 혼합하여 90℃로 미리 가열해둔 용액을 시료 생체중 1g 당 2ml을 첨가하여 충분히 혼합하고 30℃에서 300rpm으로 5분간 흔들어 주었다. 여기에 생체중 1g 당 1ml의 chloroform을 첨가하고 계속하여 30분간 흔든 후, 25℃에서 20,000g로 30분간 원심분리하여 상등액을 모으고 다시 시료 생체중 당 1ml chloroform을 첨가하여 300rpm으로 30분간 흔들었다. 이것을 25℃에서12,000g로 15분간 원심분리하여 상등액을 모으로 1/3양의 8M LiCl를 혼합하고 4℃에 16시간 이상 보관하며 RNA를 침전시킨 후, 4℃에서 12,000g로 30분간 원심분리하여 침전시키고 2M LiCl와 80% 에탄올로 세척하고 건조시켜서 멸균수에 녹이고 -70℃에 보관하면서 사용하였다. 정제된 RNA의 농도를 UV 분광분석기로 정량하였다.Total RNA was isolated from various tissues of cabbage. After weighing the prepared sample, the sample was frozen in liquid nitrogen, chilled, ground, and transferred to a cold tube. RNA extract (100 mM LiCl, 100 mM Tris-NaOH pH8.9, 1% SDS, 10 mM EDTA) and phenol were mixed and mixed with phenol in the ground sample powder. And shaken for 30 minutes at 30 ℃ 300rpm. After adding 1ml of chloroform per 1g of live weight and shaking for 30 minutes continuously, the supernatant was collected by centrifugation at 20,000g for 30 minutes at 25 ° C, and shaken at 300rpm for 30 minutes by adding 1ml chloroform per sample live weight. Centrifuge this at 12,000g at 25 ℃ for 15 minutes, mix 1/3 of 8M LiCl with supernatant, store at 4 ℃ for more than 16 hours, precipitate RNA, and centrifuge at 12,000g for 30 minutes at 4 ℃. Precipitate, washed with 2M LiCl and 80% ethanol, dried, dissolved in sterile water and used at -70 ℃. The concentration of purified RNA was quantified by UV spectroscopy.

정제된 RNA 10ug을 1.2% formaldehyde 아가로스 겔에 전기영동하고 일반적인 방법을 따라서 나일론 막에 옮긴후32P로 표식된 탐침으로 혼성화 반응을 시키고 X-ray 필름에 노출시켰다. northern dot blot에는 10X MOPS 용액과 37% formaldehyde를 각각 1X MOPS, 6.4%되도록 4ul RNA에 첨가하고 끓는 물에서 2분간 가열한 후 진공 자치를 이용해서 나일론 막에 부착시켰다. 그 후의 과정은 일반적인 방법에 준하였다.10 ug of purified RNA was electrophoresed on a 1.2% formaldehyde agarose gel and transferred to a nylon membrane according to the general method, followed by hybridization with a 32 P-labeled probe and exposure to X-ray film. In the northern dot blot, 10X MOPS solution and 37% formaldehyde were added to 4ul RNA to 1X MOPS and 6.4%, respectively, and heated in boiling water for 2 minutes, and then attached to nylon membrane by vacuum autonomy. Subsequent procedures followed the usual method.

(7) DNA 염기서열 결정 및 분석(7) DNA sequencing and analysis

DNA 염기서열 결정은 Sanger dideoxy 방법(1977)으로 행하였다. 염기서열을 결정할 DNA 절편을 pBluescrip SK 또는 KS 벡터(Stratagene)에 클로닝하여 사용하였는데 부분 삭제된 클론들의 제작은 Erase-A-Base kit(Promega)를 이용하였다. DNA 단편을 Exonuclease Ⅲ가 원하는 방향으로만 삭제하도록 적당한 두개의 제한효소로 절단하여. 삭제될 3'말단의 picomole 당 150 unit의 exonuclease Ⅲ를 첨가하고 37℃에서 반응시키며 20-30초 간격으로 2.5ul씩 취해 얼음 위의 S1 nuclease 용액 7.5ul와 혼합한 후 30℃에서 30분간 처리하였다. 여기서 0.3T Tris base, 50mMEDTA(pH8.0)을 1ul 첨가하고 70℃에서 10분간 가열하여 S1 nucleae 반응을 정지시키고 agarose gel에 전기영동하여 삭제여부 및 크기를 확인했다. 적당한 크기의 삭제된 단편들을 수집하여 Klenow 효소로 처리한 후 ligation 시켜서 대장균 SOLR에 형질전환 시켰다.DNA sequence determination was performed by Sanger dideoxy method (1977). DNA fragments to determine nucleotide sequences were cloned into pBluescrip SK or KS vectors (Stratagene), and the deletion of clones was performed using the Erase-A-Base kit (Promega). DNA fragments were digested with two restriction enzymes appropriate for Exonuclease III to be deleted only in the desired direction. 150 units of exonuclease Ⅲ per 3'-end picomole were added, reacted at 37 ° C, and 2.5ul were taken at 20-30 second intervals, mixed with 7.5ul of S1 nuclease solution on ice, and treated at 30 ° C for 30 minutes. . Here, 1T of 0.3T Tris base, 50mMEDTA (pH8.0) was added and heated at 70 ° C. for 10 minutes to stop the S1 nucleae reaction and electrophoresis on agarose gel to confirm the deletion and size. Deleted fragments of appropriate size were collected, treated with Klenow enzyme, and ligation was performed to transform E. coli SOLR.

(8) 프로모터 부위 클로닝 및 플라스미드 제작(8) Promoter Site Cloning and Plasmid Construction

BAN102, BAN103, BAN84, BAN79, BIF38, BcA9 유전자의 번역개시 ATG의 상위 부분을 polymerase chain reaction(PCR)으로 클로닝 하였다. PCR은 Pyrobest DNA polymerase(Takara)를 사용하여 97℃에서 5분 한번, 95℃에서 1분/55℃에서 2분/72℃에서 1분을 40번, 72℃에서 10분간 한번 반응시켰다. PCR 산물인 각 유전자들의 프로모터 영역을 pUC19 또는 pBluescript에 클로닝하고 그것들에 리포터 유전자로 GUS 또는 DTx-A 유전자를 연결하여 일시적 형질전환 또는 식물 형질전환 벡터를 제작하여 사용하였다.Initiation of translation of the BAN102, BAN103, BAN84, BAN79, BIF38, and BcA9 genes The top portion of ATG was cloned by polymerase chain reaction (PCR). PCR was performed using Pyrobest DNA polymerase (Takara) once for 5 minutes at 97 ° C, 1 minute at 95 ° C for 2 minutes / 72 ° C for 40 minutes, and once for 10 minutes at 72 ° C. The promoter region of each gene, which is a PCR product, was cloned into pUC19 or pBluescript and linked to the GUS or DTx-A gene as a reporter gene to construct a transient or plant transformation vector.

(9) 일시적 발현으로 프로모터 활성검정(9) Assaying promoter activity by transient expression

Sanford 등(1992)의 방법에 따라 M10 M17 텅스텐 입자를 준비하고 플라스미드 DNA로 텅스텐 입자를 피복한 후, 조 등(1994)이 제작한 유전자 총에 장전하여 헬륨 가스 압력 30-35kgf/㎠로 3㎝ 거리에서 발사하였다.M10 M17 tungsten particles were prepared according to the method of Sanford et al. (1992), coated with tungsten particles with plasmid DNA, loaded into a gene gun produced by Joe et al. (1994), and 3 cm at a helium gas pressure of 30-35 kgf / cm 2. Fired from the street

배추와 담배의 다양한 크기의 꽃봉오리를 10% 유한락스에 10분간 침지하여 표면 살균하고 멸균수로 2-3회 세척한 후 횡절단 또는 전개하여 수술을 모아서 그대로 또는 횡절단하여 절단면이 상향하도록 MS0 배지 위에 배열하고 유전자 총을 발사하였다. 무균적으로 조직배양된 배추와 담배의 잎을 1㎠ 크기로 절단하여 MS0배지 상에 배열하고 유전자 총을 발사하였다. 배추와 담배의 열개 직전, 직후의 꽃밥의 화분을 수집하여 chloramphenicol 50yg/ml 용액에서 10분간 살균하고 멸균수로 세척한 후 화분 배지(0.01% H3BO3, 10mM CaCl2, 0.05mM KH2PO4, 0.1% yeast extract, 10% sucrose, 1% agar)에 골고루 도말한 후 유전자 총을 발사하였다. 처리된 시료는 그대로 또는 새 배지로 옮긴 후 24℃ 배양실에 1-2 일간 두었다. 처리된 배지상의 시료에 직접 GUS 염색액(0.1M NaPO4buffer pH7.0, 10mM EDTA pH7.0, 0.5mM K Ferricyanide pH7.0, 0.5mM K Ferrocyanide pH7.0, 1.0mM X-Glucuronide, 0.1% Triton X-100)을 첨가하거나 처리된 시료를 모아서 GUS 염색액에 침지시키고 37℃에서 1-2일간 반을 시키며 염색 여부 및 염색 부위를 관찰하였다.Buds of various sizes of Chinese cabbage and tobacco are sterilized for 10 minutes by immersing in 10% finite lacquer for 10 minutes, washed 2-3 times with sterile water, and then cut or unfolded to collect the surgery as it is or cut to raise the cutting surface. Arranged on the medium and firing the gene gun. Sterile tissue cultured cabbage and tobacco leaves were cut into 1 cm 2 sizes and arranged on MS0 medium to shoot gene guns. Collect pollen of anthers just before and after the cabbage and tobacco decay, sterilize for 10 minutes in chloramphenicol 50yg / ml solution, wash with sterile water, and then add pollen medium (0.01% H 3 BO 3 , 10mM CaCl 2 , 0.05mM KH 2 PO 4 , 0.1% yeast extract, 10% sucrose, 1% agar) and evenly spread the gene gun. The treated samples were transferred as-is or in fresh medium and placed in a 24 ° C. incubation chamber for 1-2 days. GUS staining solution (0.1M NaPO 4 buffer pH7.0, 10mM EDTA pH7.0, 0.5mM K Ferricyanide pH7.0, 0.5mM K Ferrocyanide pH7.0, 1.0mM X-Glucuronide, 0.1%) Triton X-100) was added or the treated samples were collected and immersed in GUS staining solution, and then immersed in GUS staining for 1-2 days at 37 ° C. for staining and staining.

(10) 담배 형질전환(10) tobacco transformation

담배(Nicotiana tabacum HAVANA SRI) 잎 절편을 각각의 식물 발현벡터를 지니고 있는 Agrobacterium tumefaciens LBA4404(Statagene) 균주 용액에 약 10초간 처리하여 접종 한 후, BAP를 1.5 mg/L되도록 첨가한 MS 고형배지에 치상하여 25℃에서 3일간 공조배양하였다. 공조배양 후 1.5 mg/L BAP, 200 mg/L cefotaxime과 100 mg/L kanamycin(또는 50 mg/L hygromycin)을 첨가한 MS 선발배지에 치상하여 25℃, 18L/6D 조건에서 배양하여 shoot를 유도하였다. 유도된 shoot는 200 mg/L cefotaxime과 100 mg/L kanamycin(또는 50 mg/L hygromycin)이 첨가된 MS 기본배지에 이식하여 뿌리형성을 유도하였으며. 뿌리가 형성된 형질전환 담배는 포트에 이식하여 순화시킨 다음 온실에서 재배하였다.Tobacco (Nicotiana tabacum HAVANA SRI) leaf slices were inoculated with Agrobacterium tumefaciens LBA4404 (Statagene) strain solution containing each plant expression vector for about 10 seconds and inoculated into MS solid medium containing 1.5 mg / L of BAP. Air-conditioned for 3 days at 25 ℃. After co-cultivation, shoot was induced on MS selection medium containing 1.5 mg / L BAP, 200 mg / L cefotaxime and 100 mg / L kanamycin (or 50 mg / L hygromycin) and cultured at 25 ° C and 18L / 6D. It was. The induced shoots were transplanted into MS medium containing 200 mg / L cefotaxime and 100 mg / L kanamycin (or 50 mg / L hygromycin) to induce root formation. Rooted transgenic tobacco was transplanted into pots, purified, and grown in greenhouses.

(11) 양배추 형질전황(11) Cabbage Transformation

양배추 종자를 70% 에탄올과 클로락스로 소독한 후 생장 조절제가 첨가되지 않은 배지에 치상하여 배양실(18hr 빛/6hr 암)에서 5-7일 배양하였다. 발아된 seedling에서 배축 부분을 0.5㎝ 크기로 자른 후 2일 동안 재분화 배지에서 전배양을 하였다. YEP 배지에서 2일 동안 배양한 아그로박테리움을 액체 재분화 배지에 현탁하여 5-7 x 108/㎖로 조정한 후 전배양한 양배추 배축조직에 10-20분 동안 감염시켰다. 감염된 배축조직을 재분화 배지에 치상하여 25℃ 암상태에서 2일 동안 공동배양을 하였다. 공동배양 후 아그로박테리움을 제거하는 항생제 carbenicillin과 cefotaxime이 첨가된 배지로 배축조직을 세척한 후 선발항생제인 하이그로마이신과 아그로박테리움 제거 항생제가 첨가된 재분화 배지(MS 배지 + 1 mg/L NAA + 2 mg/L + 2 mg/L AgNO3)에 치상하여 배양실에서 3주 동안 배양하였다. 다시 새로운 설발배지로 계대배양하여 2-3주 정도 배양하면서 배축조직에서 녹색의 항생제 저항성이 있는 캘러스와 엽초(shoot)가 형성되었다. 캘러스는 NAA 농도가 0.1 mg/L로 감소된 재분화 배지에 다시 치상하여 엽초를 유기하였다. 유기되어 나온 엽초를 생장 호르몬이 첨가되지 않은 MS배지에 옮겨 뿌리를 유도하였다. 뿌리가 형성되어 나온 형질전환체를 순화시켜 온실에서 재배하였다. 형질전환체의 제초제 저항성을 확인은 엽면에 0.6% Basta를 도말 또는 분사 처리하고 잎의 갈변 여부를 관찰하였다.Cabbage seeds were sterilized with 70% ethanol and chlorax, and then cultivated in a medium without growth regulators and cultured for 5-7 days in a culture chamber (18 hr light / 6 hr cancer). The embryonic seedlings were cut into 0.5 cm in size and pre-cultured in regeneration medium for 2 days. Agrobacterium cultured in YEP medium for 2 days was suspended in liquid regeneration medium, adjusted to 5-7 × 10 8 / ml, and then infected with precultured cabbage hypocotyl tissue for 10-20 minutes. Infected embryonic tissues were implanted in regeneration medium and co-cultured for 2 days in a 25 ° C dark condition. After coculture, the embryonic tissues were washed with medium containing carbenicillin and cefotaxime to remove Agrobacterium, followed by regeneration medium (MS medium + 1 mg / L NAA with added antibiotics such as hygromycin and agrobacterium-removing antibiotics). + 2 mg / L + 2 mg / L AgNO 3 ) was incubated for 3 weeks in the culture chamber. Subcultured with a new cultivation medium and cultured for 2-3 weeks, green antibiotic-resistant callus and shoots formed in the embryonic tissues. Callus was reimplanted in regeneration medium with reduced NAA concentration to 0.1 mg / L to induce vinegar. The organic leaf was transferred to MS medium without growth hormone to induce roots. The transformants with the roots formed were purified and grown in greenhouses. The herbicide resistance of the transformants was confirmed by smearing or spraying 0.6% Basta on the foliar and browning of the leaves.

<실시예 1><Example 1> 배추 BAN102 유전자의 화분 특이 프로모터Pollen-specific Promoter of Chinese Cabbage BAN102 Gene

(1) BAN102 유전자의 게놈 클론 및 프로모터 부분 분리(1) Genomic Clonal and Promoter Part Isolation of the BAN102 Gene

BAN102 cDNA를 탐침으로 하여 배추 게놈 유전자은행에서 파지 클론을 확보하였다. 이 파지 DNA를 BAN102 cDNA를 탐침으로 Southern 분석하여 BAN102 유전자를 포함하는 4.7kb EcoRI DNA 단편을 pBluescript SK(+)의 EcoRI 자리에 클로닝하고 이 플라스미드를 p246이라 하였다. 이 4.7kb의 제한효소지도를 작성하고, BAN102 유전자의 하류쪽 약 1.5kb를 ClaI을 사용하여 제거하고 self-ligation 시켜서 p247을 만들었다(도1). 이 genomic 클론의 BAN102 유전자를 중심으로 1,725bp의 염기서열을 결정하였으며 이는 첨부된 서열목록의 서열번호 1 에 나타내었다. 염기서열은 BAN102 유전자의 번역개시 코돈 ATG 상류 1,177bp(프로모터 부분), 코딩 부분 267bp, 번역종료 코돈 TAA 하류 282bp를 포함한다. cDNA 유전자은행으로부터 각각 분리된 10개의 BAN102 cDNA의 염기서열을 분석한 결과 1,113 염기 adenine이 전사개시점으로 추정되며, polyadenylation은 1484 염기 adenine으로 확인되었다.Phage clones were obtained from the cabbage genome gene bank using BAN102 cDNA as a probe. Southern phage DNA was analyzed by BAN102 cDNA with a probe, and the 4.7 kb EcoRI DNA fragment containing the BAN102 gene was cloned into the EcoRI site of pBluescript SK (+), and this plasmid was named p246. This 4.7 kb restriction enzyme map was generated, and about 247 kb downstream of the BAN102 gene was removed using ClaI and self-ligation to make p247 (FIG. 1). The base sequence of 1,725 bp was determined based on the BAN102 gene of this genomic clone, which is shown in SEQ ID No. 1 of the attached sequence list. The base sequence includes translation start codon ATG 1177 bp (promoter part), coding part 267 bp, translation end codon TAA 282 bp downstream of BAN102 gene. Analysis of the nucleotide sequences of 10 BAN102 cDNAs isolated from the cDNA gene bank revealed that 1,113 nucleotide adenine was the transcriptional start and polyadenylation was identified as 1484 nucleotide adenine.

BAN102 프로모터를 얻기 위하여 1,177 염기부터 1,160 염기까지 합성한 프라이머 102-B, 5'-TGCTGAGACCTGAAAGAC-3'와 T3 프라이머를 사용하여 p247을 템플리트로 PCR한 후, 약 1.2kb의 DNA 단편을 Klenow fragment로 blunt-end를 만들고 pBluescript SK(+)의 EcoRV 자리에 클로닝하여 플라스미드 pCR102를 제작하고 염기서열을 확인하였다(도 2).In order to obtain the BAN102 promoter, p247 was PCR-templated using primers 102-B, 5'-TGCTGAGACCTGAAAGAC-3 'and T3 primers synthesized from 1,177 to 1,160 bases, and blunt DNA fragments of about 1.2 kb into Klenow fragments. -end was made and cloned into EcoRV site of pBluescript SK (+) to construct plasmid pCR102, and the nucleotide sequence was confirmed (FIG. 2).

(2) 일시적 형질전환에 의한 BAN102 프로모터(Pban102)의 기능분석(2) Functional analysis of BAN102 promoter (Pban102) by transient transformation

pBI221(Clontech)를 XbaI과 EcoRI으로 절단하여 GUS::Tnos 단편을 분리하여 pBluescript SK(+)의 XbaI-EcoRI 자리에 삽입하여 플라스미드 pBSGN을 만들었다. pCR102를 HincⅡ와 KpnI로 절단하여 약 1.2kb의 Pban102 단편을 분리하고 SmaI과KpnI으로 처리된 pBSGN에 삽입하여 플라스미드 p102GN(Pban102::GUS::Tnos)을 만들었다. p102GN을 SpeI으로 처리하고 self-ligation 시켜서 Pban102의 상류 부분 1kb를 제거하고 pSPGN(P103del::GUS::Tnos)을 만들었다. 즉, BAN102 유전자의 번역개시 ATG 상류의 177bp만을 포함하는 작은 프로모터(p102del)를 GUS::Tnos 앞에 연결해 놓은 결과가 되었다(도 3).pBI221 (Clontech) was digested with XbaI and EcoRI to isolate the GUS :: Tnos fragment and inserted into the XbaI-EcoRI site of pBluescript SK (+) to make plasmid pBSGN. pCR102 was cleaved with HincII and KpnI to isolate a Pban102 fragment of about 1.2 kb and inserted into pBSGN treated with SmaI and KpnI to make plasmid p102GN (Pban102 :: GUS :: Tnos). p102GN was treated with SpeI and self-ligation to remove 1 kb upstream of Pban102 and create pSPGN (P103del :: GUS :: Tnos). That is, a small promoter (p102del) containing only 177 bp upstream of the start of translation of the BAN102 gene was linked to GUS :: Tnos (FIG. 3).

p102GN과 pSPGN 플라스미드 DNA를 유전자 총을 이용하여 담배와 배추의 각 기관 또는 조직에 일시적 형질전환시키고 GUS 염색으로 검정하였다. 이 때 pBI221를 대조로 사용하였다. p102GN의 경우 담배의 화분과 화분관에서는 GUS를 발현시켰으나, 다른 조직에서는 GUS를 발현시키지 못했다. pSPGN도 p102GN과 같은 결과를 보였다(도 4). 즉, 배추의 BAN102 유전자의 프로모터 Pban102는 1,177bp는 화분 특이적 활성을 가지며, 이것의 작은 프로모터 P102del 177bp도 화분 특이적 활성을 갖는다. CaMV35S 프로모터를 갖는 pBI221은 담배의 잎에서만 GUS를 발현시켰다.p102GN and pSPGN plasmid DNA were transiently transformed into individual organs or tissues of tobacco and cabbage using a gene gun and assayed by GUS staining. PBI221 was used as a control. In the case of p102GN, GUS was expressed in the pollen and pollen of tobacco, but not in other tissues. pSPGN also showed the same result as p102GN (FIG. 4). That is, the promoter Pban102 of the Chinese cabbage BAN102 gene has 1,177bp of pollen-specific activity, and its small promoter P102del 177bp also has pollen-specific activity. PBI221 with the CaMV35S promoter expressed GUS only in the leaves of tobacco.

보다 세밀한 분석을 위하여 P102del에서 BAN102 유전자의 전사개시점부터 TATA box 까지의 부분을 CaMV35S 프로모터의 동일한 부분과 교체하여 P102del 177bp 중 서열목록 1의 1,069 염기 guanine(전사개시점에서 -44)부터 1,001 염기 adenine(전사개시점에서 -112)까지의 화분 특이 활성 여부를 확인하였다. 전사개시점에서 -112에서 시작하여 SstI을 포함하는 상류쪽 primer(-112) 5'-DGAGCTCACTAGTTAATTTTGGCTATC-3'(27-MER)와 전사개시점 -44에서 시작하여 KpnI을 포함하는 하류쪽 PRIMER(-44)5'-gggtacccgtctggaactgtgttata-3'(26-MER)를 만들었다(도 5). p247을 템플리트로 사용하여 PCR된 69bp DNA 단편을 제한효소 SstI과KpnI으로 처리한 후, CaMV35S 프로모터의 전사개시점으로부터 -47까지의 부분(core promoter, CP35S)과 연결하고 다시 GUS와 연결하여 p102A를 만들었다(도 6). 이 플라스미드로 담배와 배추의 각기관 또는 조직에 일시적 형질전환으로 GUS 발현을 검정한 결과 도 7에 나타낸 바와같이 담배의 화분과 화분관에서 GUS 반응(A)을 볼 수 있었다. 따라서 BAN102 프로모터의 화분 특이성은 전사개시점 -44에서 -112사이에 존재함을 알 수 있었다. 그러나 온전한 프로모터 때와는 달리 p102A의 경우에는 담배의 잎(B), 배추의 수술대(C)와 암술대(D)에서도 약하지만 GUS 반응을 볼 수 있었다.For more detailed analysis, the region from transcription start to TATA box of P102del in P102del was replaced with the same portion of CaMV35S promoter, and 1,069 base guanine (-44 at transcription point) to 1,001 base adenine of 109 bp of P102del. Pollen specific activity up to (-112 at the start of transcription) was confirmed. Upstream primer (-112) 5'-DGAGCTCACTAGTTAATTTTGGCTATC-3 '(27-MER) containing SstI starting at -112 at transcription initiation and downstream PRIMER (-K1) including KpnI starting at transcription initiation -44 44) 5′-gggtacccgtctggaactgtgttata-3 ′ (26-MER) was made (FIG. 5). Using the p247 as a template, the 69 bp DNA fragment was treated with restriction enzymes SstI and KpnI, and then connected to the core promoter (CP35S) from the initiation point of the CaMV35S promoter to -47, and then to the GUS to connect p102A. Made (FIG. 6). As a result of assaying GUS expression by transient transformation in each organ or tissue of tobacco and cabbage with this plasmid, GUS reaction (A) was seen in the pollen and pollen of the tobacco as shown in FIG. Therefore, the pollen specificity of the BAN102 promoter was found between -44 and -112 transcription start point. Unlike intact promoters, however, p102A was weak in tobacco leaves (B), cabbages (C) and pistils (D), but had a GUS response.

(3) 담배 형질전환에 의한 Pban102의 기능 분석(3) Analysis of the Function of Pban102 by Tobacco Transformation

플라스미드 pCR102를 PstI과 SalI으로 절단하여 Pban102를 분리하고 pUC19의 동일한 자리에 삽입하여 플라스미드 pKA1을 만들었다. 플라스미드 pKA1을 SmaI과 HindⅢ로 절단하여 다시 Pban102를 분리하고 pBI101의 동일한 자리에 삽입하여 식물발현 벡터 p102G를 만들었다(도 8). 이 p102G를 agrobacterium LBA4404를 이용하여 담배에 형질전환하고 kanamycine으로 선발하여 형질전환 담배를 재배하였다. 형질전환 담배의 각 조직을 GUS 염색한 결과 화분 및 화분관에서만 GUS 반응을 볼 수 있었다(도 9).Plasmid pCR102 was digested with PstI and SalI to isolate Pban102 and inserted at the same site of pUC19 to make plasmid pKA1. Plasmid pKA1 was digested with SmaI and HindIII to separate Pban102 and inserted at the same site of pBI101 to produce a plant expression vector p102G (FIG. 8). This p102G was transformed into tobacco using agrobacterium LBA4404 and selected as kanamycine to grow transgenic tobacco. GUS staining of each tissue of the transgenic tobacco was seen only GUS response to pollen and pollen (Fig. 9).

<실시예 2><Example 2> 배추 BAN103 유전자의 화분 특이 프로모터Pollen-specific Promoter of Chinese Cabbage BAN103 Gene

(1) BAN102 유전자의 genomic 클론 및 프로모터 부분 분리(1) Genomic Cloning and Promoter Part Isolation of BAN102 Gene

BAN103 cDNA를 탐침으로 하여 배추의 genomic 유전자은행에서 파지 클론을 확보하였다. 이 파지 DNA를 BAN103 cDNA를 탐침으로 Southern 분석하여 BAN103 유전자를 포함하는 2.5kb EcoRI DNA 단편을 pBluescript SK(+)의 EcoRI자리에 클로닝하고 이 플라스미드를 p310이라 하고 제한효소지도를 작성하였다(도 10). 플라스미드 p310의 게놈 클론 2.5kb 전체의 염기서열을 결정하였으며 이는 첨부된 서열목록의 서열번호 2 에 나타내었다. 게놈 클론의 전체 길이는 2,539bp였는데, BAN103 유전자의 번역개시 코돈 ATG 상류 1,831bp(프로모터 부분, 서열목록 의 1 염기부터 1,831 염기까지), 단백질 코딩 부분 370bp(1,832부터 2,201), 번역종료 코돈 TAA 하류 338bp(2,202부터 2,539)를 포함한다. 코딩 부분 370bp는 두 개의 인트론을 갖는데 각각은 95bp(1,892부터 1,986)와 71bp(2,056부터 2,126)였으며, 세개 엑손의 크기는 각각 60bp, 69bp 및 75bp로 총 67개의 아미노산을 코딩했다(도 11). cDNA 염기서열에 근거하여 프라이머 5'-GTTGTTAGACATTTTCTTATCTCCGC-3'를 작성하고 배추꽃의 약의 RNA로 primer extension하여 BAN103 유전자의 전사개시점을 확인한 결과 [서열목록 2]의 염기서열 중 1,768 염기 thymine이였다. TATA box로 추전되는 부위가 1,741 염기에 있으며, 2,493 염기 부근에 AATAAA polyadenylation signal이 존재하며, polyadenylation은 염기 adenine부터 시작되었다.Phage clones were obtained from the genomic gene bank of cabbage using BAN103 cDNA as a probe. Southern phage DNA was analyzed by BAN103 cDNA with a probe. A 2.5 kb EcoRI DNA fragment containing the BAN103 gene was cloned into the EcoRI site of pBluescript SK (+), and this plasmid was named p310 and a restriction map was prepared (Fig. 10). . The base sequence of the entire 2.5 kb genome clone of plasmid p310 was determined and shown in SEQ ID NO: 2 of the attached Sequence Listing. The total length of the genomic clone was 2,539 bp, including 1,831 bp upstream of the codon ATG for translation of the BAN103 gene (promoter portion, 1 to 1,831 nucleotides in the sequence listing), 370 bp of protein coding portion (1,832 to 2,201), downstream of the termination codon TAA. 338 bp (2,202 to 2,539). The coding portion 370bp had two introns, 95bp (1,892 to 1,986) and 71bp (2,056 to 2,126), respectively, and the size of the three exons encoded a total of 67 amino acids, 60bp, 69bp and 75bp, respectively (FIG. 11). Based on the cDNA nucleotide sequence, primer 5'-GTTGTTAGACATTTTCTTATCTCCGC-3 'was prepared and the primer initiation was confirmed by RNA extension of Chinese cabbage flower. As a result, the transcription start point of the BAN103 gene was identified as 1,768 base thymine in [SEQ ID NO: 2]. At 1,741 bases, the AATAAA polyadenylation signal is present near 2,493 bases, and polyadenylation starts with base adenine.

BAN103 프로모터를 얻기 위하여 서열목록의 1,831 염기부터 1,818 염기까지 14 base에 SalI(GTCGAC) 자리를 포함한 프라이머 103-B, 5'-GGGTCGACTTTCTTATCTCCGC-3'와 T7 프라이머를 사용하여 p310을 템플리트로 PCR한 후, 이 PCR 산물 1.8kb를 SalI으로 처리하고 pUC19의 SalI 자리에 삽입하여 이 플라스미드를 pCR103R이라 하고 염기서열을 확인하였다(도 12).In order to obtain the BAN103 promoter, PCR was carried out using p310 as a template using primers 103-B, 5'-GGGTCGACTTTCTTATCTCCGC-3 'and T7 primers containing SalI (GTCGAC) sites at bases 1,831 to 1,818 in the sequence listing. 1.8 kb of the PCR product was treated with SalI and inserted into SalI site of pUC19, and this plasmid was called pCR103R, and the nucleotide sequence was confirmed (Fig. 12).

(2) 일시적 형질전환에 의한 BAN103 프로모터(Pban103)의 기능분석(2) Functional analysis of BAN103 promoter (Pban103) by transient transformation

pBI221(Clontech)를 XbaI과 EcoRI으로 절단하여 GUS::Tnos 단편을 분리하여 pUC19의 XbaI-EcoRI 자리에 삽입하여 플라스미드 p19GN을 만들었다. pCR103R을 XbaI으로 절단하여 약 1kb의 Pban103 단편(BAN103 유전자의 ATG 상류 995bp)을 분리하고, XbaI으로 처리된 p19GN에 삽입하여 플라스미드 p103XGN (Pban103 :: GUS ::Tnos)을 만들었다(도 13). 또한 [서열목록 2]의 1,640 염기부터 1,659 염기까지 5'CCGACCGGAGAGTACTAAGC-3'를 포함하는 프라이머 103-A와 프라이머 103-B를 사용하여 p310을 템플리트로 PCR한 후. 이 PCR 산물인 BAN103 유전자의 ATG 상류 175bp(P103del)를 HindⅢ와 SalI으로 처리하고 p19GN의 HindⅢ/SalI 자리에 삽입하여 플라스미드 pHSGN(P103del::GUS::Tnos)을 만들었다(도 13).pBI221 (Clontech) was digested with XbaI and EcoRI to isolate the GUS :: Tnos fragment and inserted into the XbaI-EcoRI site of pUC19 to make plasmid p19GN. pCR103R was cleaved with XbaI to isolate Pban103 fragment (995bp upstream of ATG of BAN103 gene) of about 1 kb and inserted into p19GN treated with XbaI to create plasmid p103XGN (Pban103 :: GUS :: Tnos) (FIG. 13). After PCR with p310 as a template using primer 103-A and primer 103-B containing 5'CCGACCGGAGAGTACTAAGC-3 'from 1,640 bases to 1,659 bases in [SEQ ID NO: 2]. 175bp (P103del) upstream of the ATG of this PCR product, BAN103 gene, was treated with HindIII and SalI and inserted into the HindIII / SalI site of p19GN to make plasmid pHSGN (P103del :: GUS :: Tnos) (FIG. 13).

p103XGN과 pHSGN 플라스미드 DNA를 유전자 총을 이용하여 담배와 배추의 각 기관 또는 조직에 일시적 형질전환시키고 GUS 염색으로 검정하였다. 이 때 pBI221를 대조로 사용하였다. p103XGN의 경우 담배의 화분과 화분관에서 뚜렷하게 GUS를 발현시켰다. 또한 배추의 화사 및 꽃잎에서도 매우 낮은 수준이지만 GUS 발현을 관찰할 수 있었다. 도 14의 (A)는 배추의 화사, (B)는 배추의 화사에서 GUS 발현부분 확대사진, (C)는 배추의 약격, (D)는 담배의 화분과 화분관을 나타낸 것이다.p103XGN and pHSGN plasmid DNA were transiently transformed into individual organs or tissues of tobacco and cabbage using a gene gun and assayed by GUS staining. PBI221 was used as a control. In the case of p103XGN, GUS was clearly expressed in pollen and pollen of tobacco. In addition, GUS expression was observed in the cabbage flower and petals, although at a very low level. Figure 14 (A) is a flower of Chinese cabbage, (B) is an enlarged picture of GUS expression in the flower of Chinese cabbage, (C) is a cabbage of the Chinese cabbage, (D) shows the pollen and pollen tube of tobacco.

따라서 프로모터 Pban103은 화분에서 우세한 프로모터로 판단되었다. 한편 pHSGN의 경우도 담배의 화분 및 화분관에서도 p103XGN과 같은 결과를 보였다. 즉, 배추의 BAN103 유전자의 작은 프로모터 P103del 175bp도 화분 특이적 활성을 갖는다.Thus, promoter Pban103 was judged to be the dominant promoter in pollen. On the other hand, pHSGN also showed the same result as p103XGN in tobacco pots and pollen tubes. That is, the small promoter P103del 175bp of the BAN103 gene of Chinese cabbage also has pollen-specific activity.

(3) 담배 형질전환에 의한 Pban103의 기능 분석(3) Analysis of the Function of Pban103 by Tobacco Transformation

플라스미드 pCR103R을 XbaI으로 절단하여 Pban103 1.0kb를 분리하고, XbaI 및 BAP(bacterial alkaline phosphatase)을 처리한 pBI101와 연결하여 p103XG (NPTⅡ-Pban103::GUS::Tnos)를 만들었다(도 15). p103XG를 Agrobacterium LBA4404를 이용하여 담배에 형질전환하고 kanamycin으로 선발하여 형질전환 담배를 재배하였다. 형질전환 담배의 각 조직을 GUS 염색한 결과 화분 및 화분관에서 강한 GUS 반응을 볼 수 있었다. 또한 배주, 꽃받침과 꽃잎의 모상체에서도 약하지만 GUS의 발현이 확인되었다(도 16).Plasmid pCR103R was digested with XbaI to isolate 1.0 kb of Pban103 and linked with pBI101 treated with XbaI and bacterial alkaline phosphatase (BAP) to make p103XG (NPTII-Pban103 :: GUS :: Tnos) (FIG. 15). p103XG was transformed into tobacco using Agrobacterium LBA4404 and selected as kanamycin to grow transgenic tobacco. GUS staining of each tissue of transgenic tobacco showed strong GUS response in pollen and pollen ducts. In addition, the expression of GUS was confirmed in the parental body of the embryo, calyx and petal (Fig. 16).

<실시예 3><Example 3> 화분 특이 프로모터 Pban102와 Pban103을 이용한 웅성불임 담배Male infertility cigarettes using pollen specific promoters Pban102 and Pban103

(1) 식물발현 벡터 제작(1) Plant expression vector production

플라스미드 pDTx-2를 KpnI과 SacI으로 절단하여 디프테리아 톡신 유전자 (DTx-A)를 분리하고, 플라스미드 pKA1을 KpnI과 SacI으로 처리한 자리에 삽입하여 Pban102와 DTx-A가 연결된 pKD102를 만들었다. 플라스미드 pKD102를 HindⅢ와 SacI으로 절단하여 Pban102::DTx-A를 분리한 후, pBI101-Hm을 동일한 제한효소로 처리하고 삽입하여 p102DT(NPTⅡ-Pban102::DRx-A::Tnox-Hyg)를 제작하였다. 또한 pCR103R을 XbaI으로 절단하여 1.0kb인 Pban103을 분리한 후, pGA987을 XbaI으로 처리하고 연결하여 p103DT(NPTⅡ-Pban103::DTx-A::7'5')을 제작하였다(도 17).The plasmid pDTx-2 was digested with KpnI and SacI to isolate the diphtheria toxin gene (DTx-A), and the plasmid pKA1 was inserted into the site treated with KpnI and SacI to make pKD102 linked to Pban102 and DTx-A. Plasmid pKD102 was digested with HindIII and SacI to isolate Pban102 :: DTx-A, and then treated with pBI101-Hm with the same restriction enzyme and inserted to prepare p102DT (NPTII-Pban102 :: DRx-A :: Tnox-Hyg). It was. In addition, pCR103R was cleaved with XbaI to isolate Pban103 of 1.0 kb, and then pGA987 was treated with XbaI and linked to prepare p103DT (NPTII-Pban103 :: DTx-A :: 7'5 ') (FIG. 17).

(2) 형질전환 및 웅성불임 담배 선발과 관찰(2) Selection and observation of transformation and male infertility tobacco

아그로박테리움 LBA4404를 사용하여 P102DT와 p103DT를 담배에 형질전화 한 후, 가나마이신 배지에서 형질전환체를 선발하였다. 선발된 형질전환체를 온실에서재배하며 각 개체의 게놈 DNA를 분리하였다. DTx-A 유전자의 염기서열에 근거하여 5'-AACTTTTCTTCGTACCAC-3'과 5'-GCTTTCGCCTGTTCCCAG-3'으로 두 개의 프라이머를 제작하고 PCR 하여 형질전환 여부를 확인하였다(도 18). 개화된 형질전환체의 웅성불임 여부는 화분의 발달과 생산 정도 및 정상 꽃의 암술에 수분 시험의 결과로 판단하였다. 완전한 웅성불임은 물론 반웅성불임 개체들도 관찬되었다(도 19). 이러한 결과는 DTx-A 유전자의 copy 수와 관련이 있을 것으로 추정된다. 웅성불임 개체들의 암술에 정상 담배의 화분을 수분시켜 종자를 획득하였다. 이들 종자를 가나마이신 배지에서 발아시켜 선발한 후 재배했을 때 모친과 같은 웅성불임을 보였다.After transforming P102DT and p103DT to tobacco using Agrobacterium LBA4404, transformants were selected from kanamycin medium. Selected transformants were grown in a greenhouse and genomic DNA of each individual was isolated. Based on the nucleotide sequence of the DTx-A gene, two primers were prepared by 5'-AACTTTTCTTCGTACCAC-3 'and 5'-GCTTTCGCCTGTTCCCAG-3', and PCR was confirmed for transformation (FIG. 18). Male infertility of the transformed flowers was judged as the result of pollination development and production and pollination of normal flowers. Full male infertility as well as semi-male infertility individuals were praised (FIG. 19). These results may be related to the number of copies of the DTx-A gene. Seeds were obtained by pollinating normal tobacco pollen in pistils of male sterile individuals. These seeds were germinated in kanamycin medium and selected for cultivation and showed male sterility like mothers.

<실시예 4><Example 4> 배추 BAN84 유전자의 화분 특이 프로모터Pollen-specific Promoter of Chinese Cabbage BAN84 Gene

(1) BAN84 유전자의 genomic 클론 및 프로모터 부분 분리(1) Genomic Cloning and Promoter Part Isolation of BAN84 Gene

BAN84 cDNA의 염기서열 분석 결과 이 유전자는 ascorbate oxidase 유전자로 확인되었다. 이 BAN84 cDNA를 탐침으로 하여 배추의 genomic 유전자은행에서 파지 클론을 확보하였다. 이 파지 DNA를 역시 BAN84 cDNA를 탐침으로 Southern 분석하여 BAN84 유전자를 포함하는 7.8kb EcoRI DNA 단편을 pBluescript SK(+)의 EcoRI 자리에 클로닝하고 이 플라스미드를 pGBAN84라 하고 제한효소지도를 작성하였다(도 20). 플라스미드 pGBAN84의 게놈 클론의 양쪽 끝 염기서열, Southerm 분석 및 cDNA 염기서열 등을 통하여 BAN84 유전자의 위치와 방향을 결정하였다. pGBA84를 SmaI으로 절단하여 BAN84 유전자의 5'쪽으로 멀리 떨어진 약 3.1kb를 제거하고 self-ligation 시켜서 플라스미드 p84Sm을 만들었다. 동일한 방법으로 BamHI으로 약 4.1kb, XbaI으로 약 6.0kb를 pGBAN84에서 삭제하고 각각 플라스미드 p84Bm 및p84Xb를 만들고 염기서열 분석 등에 사용하였다(도 20). p84Sm의 SmaI 자리부터 총 3,741bp의 염기서열을 분석하였다( 서열번호 3) . 첨부된 서열목록에서 BAN94 유전자의 번역개시 코돈 ATG 바로 위인 565 염기부터 545 염기까지 21-mer 프라이머 KDH-1(5'-TAATAATAAACTTTGTTAATC-3')을 작성하고 T3 프라이머와 함께 p84Sm을 템플리트로 PCR한 후 pCR2.1 벡터에 클로닝하여 BAN84 프로모터 부분(P84) 565bp를 갖는 플라스미드 pCRP84를 만들었다. 이것을 다시 EcoRI으로 절단하여 P84를 pBluescript SK(+)의 EcoRI 자리로 옮겨 넣어 플라스미드 pBSP84를 만들었다. 또한 서열번호 3에서 BAN84 유전자의 번역 종료 코돈 TAA 바로 아래인 3,338 염기부터 3,359 염기까지 22-mer 프라이머 KDH-2(5'TTTTGTTAACACTTCTAC-3')를 작성하고 T7 프라이머와 함께 p84Sm을 템플리트로 PCR한 후 pCR2.1 벡터에 클로닝하여 BAN84 터미네이터 부분(T84)약 2.0kb를 갖는 플라스미드 pCRT84를 만들었다(도 21).The sequencing of BAN84 cDNA identified this gene as the ascorbate oxidase gene. Phage clones were obtained from the genomic gene bank of cabbage using this BAN84 cDNA as a probe. The phage DNA was also analyzed by Southern BAN84 cDNA probe. The 7.8 kb EcoRI DNA fragment containing the BAN84 gene was cloned into the EcoRI site of pBluescript SK (+), and the plasmid was named pGBAN84. ). The position and direction of the BAN84 gene were determined by sequencing of both ends of the genomic clone of plasmid pGBAN84, Southerm analysis, and cDNA sequence. pGBA84 was cleaved with SmaI to remove about 3.1 kb distant to the 5 'side of the BAN84 gene and self-ligation to make plasmid p84Sm. In the same manner, about 4.1 kb in BamHI and about 6.0 kb in XbaI were deleted from pGBAN84, and plasmids p84Bm and p84Xb were generated and used for sequencing, respectively (FIG. 20). A total of 3,741 bp sequences were analyzed from the SmaI site of p84Sm ( SEQ ID NO: 3) . In the attached sequence list, a 21-mer primer KDH-1 (5'-TAATAATAAAACTTTGTTAATC-3 ') was created from base 565 to 545 base just above the codon ATG in translation of the BAN94 gene, and PCR of p84Sm with the T3 primer was used as a template. Cloning into the pCR2.1 vector made plasmid pCRP84 with 565bp of BAN84 promoter portion (P84). This was again cleaved with EcoRI and P84 was transferred to the EcoRI site of pBluescript SK (+) to make plasmid pBSP84. In addition, 22-mer primer KDH-2 (5'TTTTGTTAACACTTCTAC-3 ') from 3,338 bases to 3,359 bases, just below the translation termination codon TAA of the BAN84 gene in SEQ ID NO: 3, was prepared and PCR of p84Sm with the T7 primers as a template. Cloning into the pCR2.1 vector resulted in plasmid pCRT84 with approximately 2.0 kb of BAN84 terminator portion (T84) (FIG. 21).

(2) 일시적 형질전환에 의한 BAN84 프로모터(P84)의 기능분석(2) Functional analysis of BAN84 promoter (P84) by transient transformation

pBSP84를 PstI과 EcoRV로 절단하여 P84를 분리한 후, pBI221(Clontech)을 PstI과 SmaI으로 절단하여 CaMV35s 프로모터를 제거한 자리에 삽입하여 pKP101을 만들었다. pCRT84를 EcoRI과 SacI의 부분절단으로 T84를 분리한 후, pBI221을 동일한 효소로 처리하여 NOS 터미네이터(Tnos)를 제거하고 그 자리에 삽입하여 pKP201을 만들었다. 또한 pKP201을 PstI과 SmaI으로 절단하여 CaMV35s 프로모터를 제거한 자리에 pBSP84에서 PstI과 EcoRI으로 분리한 P84를 삽입하여 pKP301을 만들었다(도 22).pBSP84 was cleaved with PstI and EcoRV to isolate P84, and pBI221 (Clontech) was cleaved with PstI and SmaI to insert the CaMV35s promoter to remove pKP101. After pCRT84 was isolated from T84 by partial cleavage of EcoRI and SacI, pBI221 was treated with the same enzyme to remove NOS terminator (Tnos) and inserted in place to make pKP201. In addition, pKP201 was cleaved with PstI and SmaI to insert P84 separated from pBSP84 by PstI and EcoRI in place of removing the CaMV35s promoter (pKP301) (FIG. 22).

플라스미드 pKP101, pKP201 및 pKP301을 각각 정제한 후, 유전자 총을 이용하여 담배의 여러 조직에서 일시적 GUS 발현을 검정하였다. BAN84 프로모터를 갖는 플라스미드 pKP101의 경우 담배의 화분에서만 GUS 반응을 보였으며 다른 조직에서는 GUS 발현을 감지할 수 없었다. 즉, P84는 화분 특이 프로모터였다. 한편 CaMV35a 프로모터와 BAN84 터미네이터를 갖는 pKP201은 담배의 잎을 비롯한 화사 등의 조직에서 강한 GUS 발현을 보였으며 화분에서도 매우 약하지만 GUS 발현을 감지할 수 있었다. 즉, T84는 Tnos를 대체하여 터미네이터 기능을 완전하게 발휘하였다. P84와 T84를 갖는 pKP301에 의한 일시적 GUS 발현 검정은 pKP101의 결과와 동일하였다(도 26).After plasmids pKP101, pKP201 and pKP301 were each purified, gene guns were used to assay transient GUS expression in various tissues of tobacco. Plasmid pKP101 with the BAN84 promoter showed GUS response only in the pollen of tobacco and could not detect GUS expression in other tissues. In other words, P84 was a pollen specific promoter. On the other hand, pKP201 with CaMV35a promoter and BAN84 terminator showed strong GUS expression in tissues such as tobacco leaves and flower buds, and was very weak in pollen but could detect GUS expression. In other words, T84 replaces Tnos and fully performs terminator function. The transient GUS expression assay by pKP301 with P84 and T84 was identical to the results of pKP101 (FIG. 26).

<실시예 5>Example 5 배추 BcA9 유전자의 융단조직 프로모터Carpet promoter of the Chinese cabbage BcA9 gene

(1) BcA9 유전자 분리, genomic 클론 분리 및 분석(1) BcA9 gene isolation, genomic clone isolation and analysis

우선 Arabidopsis의 A9 유전자를 얻기 위하여 5'-ATGGTATCTCTAAAGT-3'와 5'-ATTATTCCATCAATAG-3' 두 개의 프라이머를 합성하고 Arabidopsis 게놈 DNA로 PCR하고 그 산물을 pCR2.1 vector에 클로닝하였다. 염기서열을 분석하여 A9 유전자임을 확인하였다. 이 클론을 탐침으로 배추의 genomic 유전자은행으로부터 파지 클론을 분리하였다. 파지 DNA를 XbaI으로 처리한 후 전기영동하고 Southern 분석하고 A9 유전자 탐침에 반응을 보인 5.5kb를 pUC19의 XvaI 자리에 삽입하여 pBc9을 만들었다(도 24). 플라스미드 pBc9을 여러 가지 제한효소 처리 후 Southern 분석 및 일부 염기서열 분석을 통하여 5.5kb genomic 클론내의 BcA9 유전자의 위치 및 방향을 확인하였다. 플라스미드 pBc9의 nested deletion set을 작성하고 염기서열을 분석하였다( 서열번호 4 ). 염기서열은 총 3,255bp로 BcA9 유전자의 상류 1,462bp, 1,463염기부터 1774 염기까지 intron 없는 BcA9 단백질 코딩 부분 312bp 및 유전자의 하류 1,481bp를 포함한다.First, two primers 5'-ATGGTATCTCTAAAGT-3 'and 5'-ATTATTCCATCAATAG-3' were synthesized to obtain Arabidopsis A9 gene, PCR was performed with Arabidopsis genomic DNA, and the product was cloned into pCR2.1 vector. The nucleotide sequence was confirmed to be the A9 gene. Phage clones were isolated from the genomic gene bank of cabbage using a probe. Phage DNA was treated with XbaI, followed by electrophoresis, Southern analysis, and a 5.5kb that responded to the A9 gene probe was inserted into the XvaI site of pUC19 to make pBc9 (FIG. 24). Plasmid pBc9 was treated with various restriction enzymes, followed by Southern analysis and partial sequencing to confirm the location and orientation of BcA9 gene in the 5.5kb genomic clone. A nested deletion set of plasmid pBc9 was prepared and sequenced ( SEQ ID NO: 4 ). The base sequence includes 3,255 bp in total up to 1,462 bp upstream of the BcA9 gene, 312 bp of BcA9 protein coding portion without intron from 1,463 bases to 1774 bases and 1,481 bp downstream of the gene.

BcA9 유전자의 아미노산 유채 A9(BnA9) 및 Arabidopsis A9(AtA9)과 비교하였다(그림 25). BcA9과 BnA9은 아미노산 서열은 각각 103개와 96개로 다르지만 93번째 아미노산까지 완전히 일치하며 C-말단에서만 차이를 보인 반면, AtA9은 아미노산 107개로 가장 길며 다른 두종과 상동성 차이가 큰데 특히 18번부터 22번 아미노산까지 공백을 보였다.The amino acid rapeseed A9 (BnA9) and Arabidopsis A9 (AtA9) of the BcA9 gene were compared (Figure 25). BcA9 and BnA9 have 103 and 96 amino acid sequences, but they are completely identical to the 93rd amino acid and differ only in the C-terminus, whereas AtA9 is the longest with 107 amino acids and has a large homology with the other two species. The amino acid showed a blank.

한편 BcA9 유전자의 코딩부분을 탐침으로 본 연구의 유전자은행의 재료였던 배추(장원 F1)의 모본과 부본 게놈 DNA를 EcoRI, HindⅢ, XbaI으로 처리하고 Southern 분석한 결과(도 26), 사용한 제한효소 모두에서 모본과 부본이 동일한 패턴을 보였다. 또한 BcA9 유전자는 배추 게놈 상에 1 copy로 존재함을 알 수 있었다.On the other hand, the coding part of the BcA9 gene was used as a probe and the parent and minor genomic DNA of Chinese cabbage (Changwon F1), which was the material of the gene bank of this study, was treated with EcoRI, HindIII, and XbaI, and Southern analysis (FIG. 26). The parent and the minor showed the same pattern in. In addition, the BcA9 gene was found to exist in one copy on the cabbage genome.

(2) BcA9 프로모터(PBcA9) 분리 및 식물발현 벡터 제작(2) Isolation of BcA9 promoter (PBcA9) and production of plant expression vector

도 28의 616 염기부터 639 염기까지, 5'-CTAGTCCAATAATGTGAGTCATGT-3', 프라이머 BARP4와 1,462 염기부터 1,436 염기까지, 5'-TTTGTTTAGATATTGTAGGAGTCTTC-3', 프라이머 BAPR3를 작성하고 pBc9을 템플리트로 PCR하여 BcA9 유전자의 프로모터 부분 847bp를 얻은 후 pCR2.1 vector에 삽입하여 플라스미드 pPBcA9을 얻었다. 이것을 다시 EcoRI으로 절단하여 PBcA9을 pBluescript SK(+)의 EcoRI자리에 삽입하여 pBSPBcA9을 만들었다. 플라스미드 pGR007(Dtx-A::5'7'/P35s::bar::T35s)과 pBSPBcA9을 각각 PstI과 HindⅢ 처리한 후 BcA9 프로모터를 pGR007에 삽입하여pGR009(PBcA9::Dtx-A::5'7'/P35s::bar::T35s)를 만들었다. 또 pGR009와 p35HN (p35s::HYG::Tnos)를 각각 HindⅢ 처리한 후 ligation 시켜서 pGR011A를 만들었다(도 27).From 616 to 639 bases of FIG. 28, 5'-CTAGTCCAATAATGTGAGTCATGT-3 ', primer BARP4 and 1,462 bases to 1,436 bases, 5'-TTTGTTTAGATATTGTAGGAGTCTTC-3', primer BAPR3 were prepared and PCR of pBc9 with template was used to generate the BcA9 gene. The promoter portion 847bp was obtained and then inserted into the pCR2.1 vector to obtain plasmid pPBcA9. This was again cleaved with EcoRI to insert pBcA9 into the EcoRI site of pBluescript SK (+) to make pBSPBcA9. After plasmids pGR007 (Dtx-A :: 5'7 '/ P35s :: bar :: T35s) and pBSPBcA9 were treated with PstI and HindIII, respectively, the BcA9 promoter was inserted into pGR007 and pGR009 (PBcA9 :: Dtx-A :: 5' 7 '/ P35s :: bar :: T35s). In addition, pGR009 and p35HN (p35s :: HYG :: Tnos) were treated with HindIII and then ligation to prepare pGR011A (FIG. 27).

(3) 양배추 형질전환에 의한 PBcA9의 기능 분석(3) Analysis of the function of PBcA9 by cabbage transformation

플라스미드 pGR011A을 아그로박테리움을 통하여 양배추에 형질전환하고 하이그로마이신 배지에서 선발하였다. 선발된 형질전환 양배추를 온실에서 배양하였다. 0.6% Basta를 처리했을 때, 선발된 형질전환 양배추는 저항성을 보였다.Plasmid pGR011A was transformed into cabbage via Agrobacterium and selected in hygromycin medium. Selected transgenic cabbages were incubated in a greenhouse. When treated with 0.6% Basta, the selected transgenic cabbage showed resistance.

개화된 형질전환 양배추에서 웅성불임을 확인하였다(도 28). 웅성불임 꽃은 활성있는 화분을 전혀 생산하지 않았으며, 정상 꽃에 비하여 수술의 길이도 짧았다. 꽃봉오리의 길이가 1mm 정도일 때의 약 안에서의 화분모세포 발달은 웅성불임 양배추에서도 정상으로 관찰되었다(도 29). 그러나 꽃봉오리의 길이가 1.5mm 정도일 때 정상 꽃의 약에는 사분자가 발달되어 있었지만 웅성불임 꽃은 사분자가 발달되지 않고 화분모 세포가 비정상적으로 변형되어 있었다(도 30). 또한 꽃봉오리의 길이가 3mm 정도일 때 정상에서는 이미 소포자가 방출되어 성장하고 있었으나, 웅성불임의 경우 약 안에 내용물이 전혀 관찰되지 않았다(도 31).Male infertility was confirmed in the flowering transgenic cabbage (FIG. 28). Male sterile flowers did not produce active pollen at all, and the length of the stamen was shorter than that of normal flowers. Pollen hair cell development in the drug when the length of the bud was about 1 mm was observed even in male sterile cabbage (Fig. 29). However, when the length of the buds is about 1.5mm, the quadrant of the normal flower had a quadrant but the male infertile flower had no quadrant and the pollen hair cells were abnormally deformed (FIG. 30). In addition, when the length of the bud is about 3mm, the vesicles were already released and grown at the top, but in the case of male infertility, no contents were observed in the drug (FIG. 31).

<실시예 6><Example 6> 배추 BIF38 (lipid transfer protein) 유전자의 유관속 프로모터A vascular promoter of the Chinese cabbage BIF38 (lipid transfer protein) gene

(1) BIF38 유전자의 genome 클론 및 프로모터(Pbif38) 분리(1) Isolation of genome clone and promoter (Pbif38) of BIF38 gene

BIF38 cDNA를 탐침으로 하여 배추의 genomic 유전자은행에서 파지 클론들을 확보하였다. 파지 DNA를 BIF38 cDNA를 탐침으로 Southern 분석하여 BIF38 유전자를포함하는 5.2kb EcoRI DNA 단편을 pBluescript KS(+)의 EcoRI 자리에 클로닝하고 이 플라스미드를 pGBIF38E-11이라 하고 제한효소지도를 작성하였다(도 32). BIF38 cDNA와 플라스미드 pGBIF38E-11의 게놈 DNA의 염기서열을 분석하였다( 서열번호 5 ). BIF38 유전자의 cDNA의 단백질 코딩 부분은 종료 코돈을 포함하여 360bp로 119 아미노산을 코딩하여, 도 37의 967 염기부터 1,000 염기까지와 1,512 염기부터 1,837 염기까지인테, 1,001부터 1,511까지에는 인트론이 존재한다. BIF38 유전자의 아미노산 서열은 lipid transfer protein과 유사성을 보였다. 도 37의 728 염기부터 745 염기까지 XbaI 자리를 포함하는 프라이머 38-1 AAATCTAGATTTCTGATC (18-mer)와 966 염기부터 951 염기까지 XbaI 자리를 덧붙인 프라이머 38-2 GGATCGATTGTTGTTTTAATATCG (24-mer)를 만든 후 템플리트로 pGBIF28E-11을 사용하여 PCR하였다, PCR산물 247bp DNA 단편을 XbaI과 ClaI으로 절단한 후, 동일한 제한효소로 처리된 pBluescript SK(+) 벡터에 삽입하여 플라스미드 pGBIF38P3을 만들었다. pGBIF28E-11을 SacI으로 자르고 XbaI으로 부분 절단(partial digestion)하여 3.7kb DNA 단편을 분리한 후, pGBIF38P3의 SacI, XbaI 자리에 삽입하여 플라스미드 pGBIF38P1을 만들어 Pbif38 클로닝을 완료하였다. pGBIF38P1을 SmaI과 ClaI으로 절단하여 Pbif38을 분리한 후, pGA982 벡터를 HpaI과 ClaI으로 절단한 자리에 삽입하여 GUS 발현벡터 pANL1을 만들었다(도 33).Phage clones were obtained from the genomic gene bank of cabbage using BIF38 cDNA as a probe. Phage DNA was analyzed by Southern BIF38 cDNA probe and the 5.2kb EcoRI DNA fragment containing the BIF38 gene was cloned into the EcoRI site of pBluescript KS (+), and the plasmid was named pGBIF38E-11 and a restriction map was prepared (FIG. 32). ). The base sequence of genomic DNA of BIF38 cDNA and plasmid pGBIF38E-11 was analyzed ( SEQ ID NO: 5 ). The protein coding portion of the cDNA of the BIF38 gene encodes 119 amino acids at 360 bp, including the termination codon, and contains introns from 967 to 1,000 bases and from 1,512 to 1,837 bases in FIG. 37, and from 1,001 to 1,511. . The amino acid sequence of the BIF38 gene showed similarity with the lipid transfer protein. 37 prepared primer 38-1 AAATCTAGATTTCTGATC (18-mer) including XbaI site from 728 to 745 base and primer 38-2 GGATCGATTGTTGTTTTAATATCG (24-mer) with XbaI site from 966 to 951 base PCR was performed using pGBIF28E-11. The PCR product 247bp DNA fragment was digested with XbaI and ClaI, and then inserted into a pBluescript SK (+) vector treated with the same restriction enzyme to make plasmid pGBIF38P3. pGBIF28E-11 was cut into SacI and partially digested with XbaI to separate 3.7 kb DNA fragments, and then inserted into SacI and XbaI sites of pGBIF38P3 to make plasmid pGBIF38P1 to complete Pbif38 cloning. pGBIF38P1 was cleaved with SmaI and ClaI to isolate Pbif38, and then the pGA982 vector was inserted into the cleavage site with HpaI and ClaI to generate a GUS expression vector pANL1 (FIG. 33).

(2) 담배형질전환 및 GUS 발현 분석(2) Tobacco transformation and GUS expression analysis

pANL1을 Agrobacterium LBA4404를 이용하여 담배에 형질전환하고 kanamycin으로 선발하여 형질전환 담배를 재배하였다. 형질전환 담배의 각 조직을 GUS 염색한 결과 성숙한 종자의 배유(endosperm), 어린 유묘의 떡잎과 본엽의 엽맥, 줄기의 유관속 조직 및 가는 뿌리에서 GUS 발현이 관찰되었다. 한편 어린 유묘의 줄기의 유관속을 자세히 관찰했을 때 체관의 외부와 물관의 내부에 국한되어 GUS 반응이 관찰되었으며, 발아 후 6주가 지난 식물체에서는 GUS 반응을 볼 수 없었다(도 34).또한 화아의 탈리부분(abscission zone), 꽃잎 및 암술과 수술대의 유관속 조직에서도 GUS 반응을 볼 수 있었으며, 성장 중인 배주(ovule)에서도 GUS 발현이 확인되었다(도 35). 따라서 BIF38 프로모터는 발달하는 화기의 통도조직에서 활성을 보이기 시작하여 배추 및 성숙 종자의 배유와 발아되어 약 6주 이내의 어린 유묘 전체의 통도조직에서 활성을 보이다가, 그 이상 성장하면 활성이 중단되는 프로모터였다.pANL1 was transformed into tobacco using Agrobacterium LBA4404 and selected as kanamycin to grow transgenic tobacco. GUS staining of each tissue of transgenic tobacco showed expression of GUS in the endosperm of mature seeds, cotyledon and leafy veins of young seedlings, vascular tissues of stems and fine roots. On the other hand, when closely examining the flow of young seedling stems, the GUS reaction was observed only in the outside of the phloem and inside the water tube, and the GUS response was not seen in plants after 6 weeks of germination (Fig. 34). GUS response was also seen in the abscissasion zone, petals and ductal tissues of pistils and operating tables, and GUS expression was also observed in the growing ovule (FIG. 35). Therefore, the BIF38 promoter begins to be active in the developing tissues of the growing fire, and in the embryo tissues of cabbages and mature seeds, germinates and germinates in young seedlings within about 6 weeks. It was a promoter.

이상에서 살펴본 바와같은 본 발명의 프로모터 영역은, 배추에서 분리한 후 그 기능이 확인된 화분 특이 프로모터 3종(Pban102, Pban103, P84), 융단조직 특이 프로모터 1종(PBcA9), 및 유관속 특이한 프로모터 1종(BIF38)으로 모두 조직특이적인 프로모터 기능을 갖는다.As described above, the promoter region of the present invention is separated from Chinese cabbage, and its function is confirmed in three pollen-specific promoters (Pban102, Pban103, P84), one carpet-specific promoter (PBcA9), and in the vascular specific promoter 1 All species (BIF38) have tissue specific promoter functions.

이러한 프로모터들은 특정 식물체에서 외래 유전자를 발현시킬 때, 목적하는 외래 유전자를 식물체의 발달 단계 중 언제, 식물체의 어느 조직에서, 얼마만한 양으로 발현시킬 것인가를 조절함으로서 다양한 목적의 형질전환 식물체 개발 등 여러가지 연구 및 개발에 응용될 수 있게됨을 알 수 있다.These promoters control the expression of foreign genes in a specific plant, and during developmental stages of the plant, by controlling how much of the tissues are expressed in which tissues, and in what amount, the development of transgenic plants for various purposes. It can be seen that it can be applied to research and development.

Claims (15)

BAN102 유전자의 게놈 클론인 서열번호 1의 염기서열에서 번역개시 코돈 ATG 상류 1,177bp 부분의 화분특이 프로모터 영역(Pban102).Pollen-specific promoter region (Pban102) of the 1,177 bp upstream of the start codon ATG in the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, a genomic clone of the BAN102 gene. 청구항 1의 프로모터 영역에서 화분특이 프로모터 기능을 갖는 하류 177bp(P102del)의 DNA 분자.A DNA molecule of 177 bp (P102del) downstream having pollen-specific promoter function in the promoter region of claim 1. BAN102 유전자를 포함하는 배추의 게놈 클론 4.7kb를 갖는 플라스미드 p246과 2.5kb를 갖는 플라스미드 p247.Plasmid p246 with 4.7 kb of genomic clone of cabbage containing BAN102 gene and plasmid p247 with 2.5 kb. BAN103 유전자의 게놈 클론인 서열번호 2의 염기서열에서 1염기부터 1831염기까지의 화분우세 프로모터 영역(Pban103).Pollen dominant promoter region (Pban103) from base 1 to base 1831 in the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2, a genomic clone of the BAN103 gene. 청구항 4의 프로모터 영역에서 화분우세 프로모터 기능을 갖는 하류 175kb(P103del)의 DNA분자.A DNA molecule of 175 kb (P103del) downstream having a pollen-dominant promoter function in the promoter region of claim 4. BAN103 유전자를 포함하는 배추의 게놈 클론 2.5kb를 갖는 플라스미드 p310.Plasmid p310 with a 2.5 kb genomic clone of cabbage containing the BAN103 gene. BAN84 유전자의 게놈 클론인 서열번호 3의 염기서열에서 1염기로부터 565 염기까지의 화분특이 프로모터 영역(P84).Pollen-specific promoter region (P84) from base 1 to base 565 in the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3, which is a genomic clone of the BAN84 gene. BAN84 유전자를 포함하는 배추의 게놈클론을 갖는 플라스미드 pGBAN84, p84Xb, p84Bm 및 p84Sm.Plasmids pGBAN84, p84Xb, p84Bm and p84Sm with genomic clones of cabbage containing the BAN84 gene. 삭제delete 삭제delete BcA9 유전자의 게놈 클론인 서열번호 4의 염기서열에서 616 염기로부터 1,436 염기까지의 융단조직 특이 프로모터 영역(PBcA9).A carpet-specific promoter region (PBcA9) from 616 bases to 1,436 bases in the base sequence of SEQ ID NO: 4, a genomic clone of the BcA9 gene. BcA9 유전자를 포함하는 배추의 게놈 클론 5.5kb를 갖는 플라스미드 pBc9.Plasmid pBc9 with a 5.5 kb genomic clone of cabbage containing the BcA9 gene. BIF38 유전자의 게놈 클론의 단백질 코딩부분 및 그 주변의 염기서열을 나타낸 서열번호 5의 번역개시 코돈 위부터 EcoRI까지(1 염기로부터 966염기까지)로 이루어짐을 특징으로 하는 프로모터 영역(Pbif38).Promoter region (Pbif38), which consists of the translational start codon of SEQ ID NO: 5 showing the protein coding portion of the genome clone of the BIF38 gene and its base sequence from EcoRI (from 1 base to 966 base). BIF38 유전자를 포함하는 배추 게놈클론 5.2kb를 갖는 플라스미드 pGBIF38E-11.Plasmid pGBIF38E-11 with 5.2 kb of Chinese cabbage genome clone comprising the BIF38 gene. 청구항 13의 프로모터 영역의 DNA분자를 포함하는 플라스미드 pANL1.Plasmid pANL1 comprising the DNA molecule of the promoter region of claim 13.
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