KR100452431B1 - Expression cassette and plasmid for strong constitutive gene expression and the use thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 형질전환 식물 조직에서 바람직한 폴리펩타이드를 암호화하는 이형의 유전자에 결합 가능한 식물의 강력한 구조 프로모터를 포함하는 분리된 핵산 구조물을 제공한다. 상기 구조물은 키메릭 유전자에서 이형의 코딩 서열에 대한 구조물로서 사용될 때 식물 뿌리 조직과 식물 잎 조직에서 바람직한 폴리펩타이드를 높게 발현시키게 할 수 있다. 어느 키메릭 유전자를 상기 구조물에 결합한 벡터는 식물 조직에 도입될 수 있고, 그것에 의하여 계획적으로 식물을 변형하여 식물체내에서 외래의 성분을 생산하게 만들 수 있다.The present invention provides an isolated nucleic acid construct comprising a potent structural promoter of a plant capable of binding to a heterologous gene encoding a desired polypeptide in a transgenic plant tissue. Such constructs, when used as constructs for heterologous coding sequences in chimeric genes, allow high expression of desirable polypeptides in plant root tissue and plant leaf tissue. A vector incorporating any chimeric gene into the construct can be introduced into plant tissue, thereby intentionally modifying the plant to produce foreign components in the plant.

Description

강한 구조 유전자 발현을 위한 발현 카세트와 플라스미드 및 그의 사용방법{Expression cassette and plasmid for strong constitutive gene expression and the use thereof}Expression cassette and plasmid for strong constitutive gene expression and the use}

본 발명은 식물 세포에서 바람직한 폴리펩타이드의 고발현을 위한 구조적 비조직의 특정 프로모터를 포함하는 핵산 구조물과 그들의 이용에 관한 것으로, 특히 형질전환 식물 뿌리 조직과 잎 조직에서 높은 수준에서 구조적으로 발현될 수 있는 유전자를 지닌 프로모터에 관한 것이다. 상기 구조물에 의한 유전자 발현은 35S 프로모터보다 훨씬 강력하다. 본 발명은 바람직하게 전환된 식물을 생산하기 위해 유전자 발현을 구조적으로 조절하기 위한 아라비돕시스 TPS3 프로모터 사용의 예가 된다.The present invention relates to nucleic acid constructs comprising specific promoters of structural non-tissues for the high expression of desirable polypeptides in plant cells and their use, in particular that can be structurally expressed at high levels in transgenic plant root tissues and leaf tissues. It relates to a promoter with a gene. Gene expression by this construct is much more potent than the 35S promoter. The present invention is preferably an example of the use of the Arabidopsis TPS3 promoter to structurally regulate gene expression to produce converted plants.

교배를 함에 있어서, 종래의 육종은 도입되는 유전자형이 상대 교배에 대해한정적이고, 또한 의도하는 하이브리드를 얻기 위해 오랜 기간이 걸린다는 점에서 문제가 있다. 그러나, 유전공학기술과 같은 최근 생명과학기술의 발달로 바람직한 유전자는 직접 식물로 도입될 수 있고, 그런 시스템은 종래 육종의 문제점들을 극복할 수 있는 것으로 기대된다. 또한, 식물 유전공학의 이용으로 개선된 특성을 지닌 식물을 생산하는데 매우 이롭다. 식물의 질병, 곤충 및 환경 스트레스에 대한 저항성을 개선시키거나 형질전환 식물의 영양적 특성을 증진시키기 위해서, 바람직한 유전자는 유전자 발현을 조절하는 강한 구조 프로모터에 결합되어야만 하고, 유전자가 상기 프로모터의 조절하에 발현되도록 한다. 또한, 생물학적으로 활성인 폴리펩타이드의 경제적 생산은 식물의 생물학적 경작에서 제약학적 및 영양학적 제품과 다른 특정 화학제품의 제조에 있어서 중요하다. 강한 구조 프로모터를 포함하는 재조합 핵산 구성물로 생성된 발현 호스트로써 재조합 식물 세포를 사용한 재조합 DNA 기술은 특히 많은 양의 폴리펩타이드를 생산하기 위한 수단으로 유용하다.In breeding, conventional breeding has a problem in that the genotype to be introduced is limited to relative breeding, and it takes a long time to obtain the intended hybrid. However, with recent developments in life sciences such as genetic engineering, preferred genes can be introduced directly into plants, and such systems are expected to overcome the problems of conventional breeding. In addition, the use of plant genetic engineering is very beneficial for producing plants with improved properties. In order to improve resistance to disease, insects and environmental stress in plants or to enhance the nutritional properties of transgenic plants, the preferred gene must be bound to a strong structural promoter that regulates gene expression and the gene is under the control of the promoter. Allow expression. In addition, the economic production of biologically active polypeptides is important in the manufacture of pharmaceutical and nutritional products and other specific chemicals in the biological cultivation of plants. Recombinant DNA techniques using recombinant plant cells as expression hosts generated from recombinant nucleic acid constructs comprising strong structural promoters are particularly useful as a means for producing large amounts of polypeptides.

식물에서 이형의 유전자를 발현하는데 사용하는 여러 가지 프로모터들은 이미 확인되었다. 가장 널리 사용되는 프로모터는 콜리플라워 모자이크 바이러스 (cauliflower mosaic virus; CaMV35S 프로모터)의 35S 프로모터이다. 35S 프로모터는 형질전환 식물의 모든 조직에서 유전자 발현을 일으키는 강한 구조 프로모터이다. 그 외 확인된 다른 구조 프로모터들은 아그로박테리움 튜매파시엔스(agrobacterium tumefaciens) T-DNA 의 만노파인(mannopine) 합성 유전자와 노팔린(nopaline)으로부터 얻어진 프로모터들을 포함한다. 특히, 상업적으로 사용하려는 재조합 폴리펩타이드를 생산하기 위해서, 호스트 세포내의 바람직한 폴리펩타이드의 발현이 높은 수준이어야 한다. 그러므로 발현 특성을 유지하는 식물 조직에서 바람직한 폴리펩타이드의 강한 구조적 발현을 높은 수준으로 가능하게 하는 발현 조절 시그널이 필요하다. 그러한 구조 프로모터에 대한 이용은 상업적으로 중요한 농작물의 유전자 공학을 가능하게 한다. 본 발명은 이것을 완성하였다.Several promoters have been identified that are used to express heterologous genes in plants. The most widely used promoter is the 35S promoter of cauliflower mosaic virus (CaMV35S promoter). The 35S promoter is a strong structural promoter that causes gene expression in all tissues of transgenic plants. Other structural promoters identified include promoters derived from the mannopine synthetic gene of agrobacterium tumefaciens T-DNA and nopaline. In particular, in order to produce recombinant polypeptides for commercial use, the expression of the desired polypeptide in the host cell must be high. Therefore, there is a need for expression control signals that enable high levels of strong structural expression of desirable polypeptides in plant tissues that maintain expression properties. The use of such structural promoters enables the genetic engineering of commercially important crops. The present invention has completed this.

아라비돕시스 TPS3 유전자의 cDNA의 완전한 서열은 2,583 염기로 구성된 것으로 보고 되었으며, 861개의 잔기를 포함하는 그들의 아미노산 서열 또한 추론된다(유전자은행 AC004473 참조). 그러나, 상기 TPS3 유전자의 전사를 조절하는 프로모터 부위에 대해, 형질전환 식물의 뿌리 및 잎 조직에서 발현 특성을 유지하고 바람직한 유전자의 매우 강하고 구조적인 유전자 발현을 일으키는 아라비돕시스 TPS3 프로모터를 확인한 보고 및/또는 발명은 현재까지 없었다.The complete sequence of cDNA of the Arabidopsis TPS3 gene has been reported to consist of 2,583 bases, and their amino acid sequences comprising 861 residues are also deduced (see Genebank AC004473). However, with respect to the promoter site that regulates the transcription of the TPS3 gene, reports and / or inventions have identified the Arabidopsis TPS3 promoter that maintains expression characteristics in the root and leaf tissues of the transgenic plant and causes very strong and structural gene expression of the desired gene. Has not been to date.

그러므로, 본 발명에 따라 바람직한 외래 유전자 및 터미네이터는 분리한 아라비돕시스 TPS3 프로모터 부위에 연결될 수 있고, 식물에 도입되어, 바람직한 유전자는 형질전환 식물 조직에서 발현될 수 있다. 그러므로, 프로모터 부위는 생물또는 비생물 스트레스관련 전사와 식물 개량을 위한 바람직한 유전자를 발현할 수 있고 또한 식물 조직에서 생물학적으로 활성 성분을 생산하는데 이용될 수 있다.Therefore, according to the present invention, preferred foreign genes and terminators can be linked to the isolated Arabidopsis TPS3 promoter site and introduced into the plant, so that the preferred gene can be expressed in the transgenic plant tissue. Therefore, the promoter region can express a desired gene for biological or abiotic stress-related transcription and plant improvement and can also be used to produce biologically active ingredients in plant tissue.

도 1은E.coli변형을 위한 1.0 kb 아라비돕시스 TPS3 프로모터(서열번호: 1)를 포함하는 플라스미드 (a) pLES99010 및 2.0 kb 아라비돕시스 TPS3 프로모터(서열번호: 2)를 포함하는 플라스미드 (b) pLES99011의 도식 설명을 나타낸 것이다.1 is a schematic of plasmid (a) pLES99010 comprising a 1.0 kb Arabidopsis TPS3 promoter (SEQ ID NO: 1) for E. coli modifications (a) pLES99010 and plasmid (b) pLES99011 comprising a 2.0 kb Arabidopsis TPS3 promoter (SEQ ID NO: 2) Explanation is shown.

도 2는 식물 변형을 위한 1.0 kb 아라비돕시스 TPS3 프로모터(서열번호: 1)를 포함하는 플라스미드 (a) pLES99014 및 2.0 kb 아라비돕시스 TPS3 프로모터(서열번호: 2)를 포함하는 플라스미드 (b) pLES99015의 도식 설명을 나타낸 것이다.FIG. 2 shows a schematic illustration of plasmids (a) pLES99014 comprising a 1.0 kb Arabidopsis TPS3 promoter (SEQ ID NO: 1) for plant modification and (b) pLES99015 containing a 2.0 kb Arabidopsis TPS3 promoter (SEQ ID NO: 2). It is shown.

도 3은 아라비돕시스 TPS3 프로모터 또는 CaMV 35S 프로모터에 의한 GUS 리포터 유전자 활성의 발현을 나타낸 것이다. 수직으로 위치한 배지에서 각각 5, 10 및 21일 동안 키운 발달 중인 유묘를 1∼3 시간동안 X-Gluc 용액에서 에세이 되었다.Figure 3 shows expression of GUS reporter gene activity by the Arabidopsis TPS3 promoter or CaMV 35S promoter. Developing seedlings grown for 5, 10 and 21 days in vertically positioned media were assayed in X-Gluc solution for 1 to 3 hours.

도 4는 아라비돕시스 TPS3 프로모터 또는 CaMV 35S 프로모터에 의한 GUS 리포터 유전자의 양적 활성을 나타낸 것이다. 수직으로 위치한 배지에서 각각 5, 7, 10 및 14일 동안 키운 발달 중인 유묘를 4-MUG 용액에서 에세이 되었다.Figure 4 shows the quantitative activity of the GUS reporter gene by the Arabidopsis TPS3 promoter or CaMV 35S promoter. Developing seedlings grown for 5, 7, 10 and 14 days in vertically positioned media were assayed in 4-MUG solution.

본 발명은 식물의 뿌리 조직과 잎 조직의 바람직한 폴리펩타이드를 가장 높은 수준에서 발현하기 위한 이형의 유전자에 결합 가능한 식물 프로모터를 포함하는 분리된 핵산 구조물을 제공한다. 식물 프로모터는 트레할로스(trehalose) 대사작용에 관여하는 트레할로스-6-포스페이트 합성효소를 암호화하는 아라비돕시스 유전자로써 CaMV 35S 프로모터보다 더 강력한 구조 프로모터를 포함한다. 또한 본 발명에 의해 바람직한 폴리펩타이드를 암호화하는 이형 유전자에 결합 가능한 아라비돕시스 TPS3 프로모터를 포함하는 발현 벡터가 제공된다.The present invention provides an isolated nucleic acid construct comprising a plant promoter capable of binding to a heterologous gene for expression at the highest levels of the plant's root and leaf tissues. The plant promoter is an arabidopsis gene encoding trehalose-6-phosphate synthase that is involved in trehalose metabolism and contains a stronger structural promoter than the CaMV 35S promoter. Also provided by the present invention is an expression vector comprising an arabidopsis TPS3 promoter capable of binding to a heterologous gene encoding a preferred polypeptide.

발현 벡터는 선택 마커와 같은 다른 성분들을 더욱 포함할 수 있다. 또한 구조물은 식물 또는 다른 호스트 세포에서 기능을 하는 복제 서열의 오리진(origin)을 포함할 수 있다. 발명의 바람직한 구조물로서, 플라스미드 pLES 99010은 부다페스트 조약에 의거 대한민국 대전시 유성구 어은동 52번지(305-333)에 위치한 한국타입 컬쳐컬렉션(Korean Collection for Type Cultures; KCTC)에 기탁번호 KCTC 0811BP로 2000년 6월 28일 기탁되었다. 플라스미드 pLES 99011은 부다페스트 조약에 의거 한국타입 컬쳐컬렉션(KCTC)에 기탁번호 KCTC 0812BP로 기탁되었다. 플라스미드 pLES 99014는 부다페스트 조약에 의거 한국타입 컬쳐컬렉션(KCTC)에 기탁번호 KCTC 0813BP로 기탁되었다. 플라스미드 pLES 99015는 부다페스트 조약에 의거 한국타입 컬쳐컬렉션(KCTC)에 기탁번호 KCTC 0814BP로 기탁되었다.The expression vector may further comprise other components, such as a selection marker. The construct may also include the origin of a replication sequence that functions in a plant or other host cell. As a preferred structure of the invention, the plasmid pLES 99010 was deposited in the Korean Collection for Type Cultures (KCTC) located at 52, Eeun-dong, Yuseong-gu, Daejeon, Korea (305-333) under the Budapest Treaty. Deposited 28 days. Plasmid pLES 99011 was deposited with the Korean Type Culture Collection (KCTC) under accession number KCTC 0812BP under the Budapest Treaty. Plasmid pLES 99014 was deposited with the Korean Type Culture Collection (KCTC) under accession number KCTC 0813BP under the Budapest Treaty. Plasmid pLES 99015 was deposited with the Korean Type Culture Collection (KCTC) under accession number KCTC 0814BP under the Budapest Treaty.

또한 본 발명은 이형 유전자에 결합 가능한 아라비돕시스 TPS3 프로모터를 포함하는 발현 카세트를 포함하는 식물 세포를 제공한다. 발현 카세트는 호스트 세포의 게놈에 통합될 수 있거나 독립적으로 복제 플라스미드에 존재할 수 있다. 상기 발현 카세트를 이용하여, 식물의 유전자 조작이 가능하고 상업적으로 중요한 식물에 바람직한 유전자 발현을 구조적으로 조절할 수 있다. 바람직한 식물 세포는 쌍떡잎(dicot) 및 단자엽(monocot) 종이다.The present invention also provides a plant cell comprising an expression cassette comprising the Arabidopsis TPS3 promoter capable of binding to a heterologous gene. The expression cassette may be integrated into the genome of the host cell or may be present independently in a replicating plasmid. The expression cassette can be used to structurally regulate gene expression, which is capable of genetic manipulation of plants and which is desirable for plants of commercial importance. Preferred plant cells are dicot and monocot species.

본 발명은 광범위한 연구를 하여 식물 조직에서 기능을 할 수 있는 프로모터를 발견하였으며, 바람직한 유전자가 매우 강하게 구조적으로 발현을 할 수 있는 본 발명을 완성하였다.The present invention has conducted extensive research to find a promoter capable of functioning in plant tissues, and completed the present invention in which the desired gene can be expressed very strongly structurally.

본 발명은 식물체내에서 바람직한 폴리펩타이드를 높은 수준으로 구조적 발현시키는데 유용한 발현 카세트 및 벡터를 제공한다. 본 발명의 프로모터 및 벡터들은 특히 재조합 단백질 발현을 높은 수준으로 얻기 위해 병원균 저항, 환경 스트레스 내성 또는 식물의 생물학적 경작(biofarming)에 대해 콩과 쌀 등을 포함한식물 호스트에서의 단백질 발현에 적합하다. 상기 프로모터는 CaMV 35S 프로모터에 의해 제공되는 것보다 더 높은 수준의 발현을 제공한다.The present invention provides expression cassettes and vectors useful for structurally expressing high levels of desirable polypeptides in plants. The promoters and vectors of the present invention are particularly suitable for protein expression in plant hosts, including soybeans and rice, for pathogen resistance, environmental stress tolerance, or plant biofarming to obtain high levels of recombinant protein expression. The promoter provides higher levels of expression than that provided by the CaMV 35S promoter.

이 출원에서 필요한 일반적 실험과정들은 Sambrook et al., Molecular cloning; A Laboratory Manual(2ndEd.), Vol. 1-3, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, N.Y., 1989을 근거로 하였다. 여기에 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 이 발명이 속하는 분야의 통상의 기술을 가진 사람들에게 일반적으로 이해되는 것과 같은 의미를 지닌다. 여기에 기술된 것과 비슷하거나 동일한 방법과 재료들이 본 발명을 수행하고 테스트하는데 사용될 지라도, 더욱 바람직한 방법과 재료들이 기술된다.General experimental procedures required in this application are described in Sambrook et al., Molecular cloning; A Laboratory Manual (2 nd Ed.), Vol. 1-3, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY, 1989. All technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Although methods and materials similar or equivalent to those described herein are used to perform and test the present invention, more preferred methods and materials are described.

용어 "핵산(nucleic acid)"은 달리 제한되지 않는 한, 단일- 또는 이중나선 형태에서 디옥시리보뉴클레오타이드 또는 리보뉴클레오타이드를 가리키고, 자연 발생하는 뉴클레오타이드와 비슷한 방식에서 핵산과 결합하는 본래 뉴클레오타이드의 알려진 유사체들을 포함한다. 특별한 언급이 없는 한, 특정 핵산 서열은 그들의 상보적 서열을 포함한다.The term “nucleic acid”, unless otherwise limited, refers to deoxyribonucleotides or ribonucleotides in single- or double-helix form and includes known analogs of the original nucleotides that bind the nucleic acid in a manner similar to naturally occurring nucleotides. . Unless specifically stated, certain nucleic acid sequences include their complementary sequences.

용어 "결합 가능한(operably linked)"는 핵산 발현 조절 서열(프로모터, 시그널 서열 또는 전사 요소 결합 사이트와 같은)과 제 이의 핵산 서열 사이의 기능적 결합을 가리키고, 여기서 발현 조절 서열은 제 이의 핵산 서열에 해당하는 핵산의 전사 및/또는 번역에 영향을 미친다.The term “operably linked” refers to a functional binding between a nucleic acid expression control sequence (such as a promoter, signal sequence or transcription element binding site) and a second nucleic acid sequence, wherein the expression control sequence corresponds to the second nucleic acid sequence. Affects transcription and / or translation of the nucleic acid.

세포와 관련하여 사용되는 용어 "재조합(recombinant)"은 세포가 이형의 핵산을 복제하거나 이형의 핵산에 의해 코드화되는 펩타이드 또는 단백질을 발현하는 것을 가리킨다. 또한 재조합 세포는 세포의 본래 형태에서 발견되는 유전자를 발현시킬 수 있으나, 변형된 유전자가 인공적인 방법에 의해 세포로 재도입 되어지기도 한다.The term "recombinant" as used in connection with a cell refers to the cell replicating the heterologous nucleic acid or expressing a peptide or protein encoded by the heterologous nucleic acid. Recombinant cells can also express genes found in the cell's original form, but modified genes can be reintroduced into cells by artificial methods.

여기서 사용된 "이형 유전자(heterologous gene)"는 외래 종으로부터 유래되거나 같은 종으로부터 유래된 유전자이고, 최초의 형태로부터 변형된 유전자이다. 그러므로, 프로모터에 결합 가능한 이형 유전자는 프로모터가 유래된 형태로부터 다른 근원이고, 같은 근원으로부터 유래되었다면 최초 형태로부터 변형된 프로모터이다. 예를 들어, 트로할로스-6-포스페이트 합성효소 유전자 프로모터는 원래의 트레할로스-6-포스페이트 합성효소와는 다른 폴리펩타이드를 암호화하는 구조적 유전자와 결합할 수 있다. 이형 서열의 변형은 예를 들어, 프로모터에 결합가능할 수 있는 DNA 단편을 생성하는 제한 효소로 DNA를 처리하여 발생될 수 있다. 또한 사이트-지정 변이발생은 이형 서열을 변형시키는데 유용하다.As used herein, a "heterologous gene" is a gene derived from a foreign species or from the same species and modified from its original form. Thus, heterologous genes that can bind to a promoter are from a different source from the form from which the promoter is derived, and a promoter modified from the original form if it is from the same source. For example, the trohalose-6-phosphate synthase gene promoter can bind to a structural gene encoding a polypeptide different from the original trehalose-6-phosphate synthase. Modifications of heterologous sequences can occur, for example, by treating DNA with restriction enzymes that produce DNA fragments that may be bindable to a promoter. Site-directed mutagenesis is also useful for modifying heterologous sequences.

여기서 프로모터는 원하는 단백질의 유전자가 상기 프로모터의 다운스트림에융합되었을 때 식물 세포에서 단백질의 발현을 조절할 수 있는 프로모터를 의미한다. 또한 본 발명의 프로모터는 다른 전사-번역 활성 서열에 결합하여 더욱 변형될 수 있다.Here, the promoter means a promoter capable of controlling the expression of the protein in plant cells when the gene of the desired protein is fused downstream of the promoter. In addition, the promoter of the present invention can be further modified by binding to other transcription-translational active sequences.

"발현 카세트(expression cassette)"는 그러한 서열에 적합한 호스트에서 구조 유전자의 발현에 영향을 줄 수 있는 핵산 요소를 지닌 발생되거나 합성적으로 된 핵산 구조물이다. 발현 카세트는 적어도 프로모터들을 선택적으로 전사 종결 시그널을 포함한다. 일반적으로, 발현 카세트는 전사되는 핵산과 프로모터(예를 들어, 아라비돕시스 TPS3 프로모터)를 포함한다. 또한 발현에 영향을 주는 추가 요소들로는 여기에 기술된 것과 같이 사용될 수 있다. 예를 들어, 발현 카세트는 또한 호스트 세포로부터 발현된 단백질의 분비를 지시하는 시그널 서열을 암호화하는 뉴클레오타이드 서열을 포함할 수 있다. 구조물을 구성하는 변형된 세포를 선택하기 위해, 선택 마커 유전자를 발현 카세트에 편리하게 포함될 수 있다. 기술을 지닌 사람은 이 벡터 성분이 그것의 기능에 실질적인 영향없이 변형될 수 있다는 것을 알 수 있다.An "expression cassette" is a generated or synthetic nucleic acid construct having nucleic acid elements that can affect the expression of a structural gene in a host suitable for such sequence. The expression cassette optionally comprises at least promoters a transcription termination signal. In general, expression cassettes include a nucleic acid to be transcribed and a promoter (eg, the Arabidopsis TPS3 promoter). Further factors affecting expression can also be used as described herein. For example, the expression cassette may also include a nucleotide sequence that encodes a signal sequence that directs the secretion of the expressed protein from the host cell. To select the modified cells that make up the construct, a selection marker gene can be conveniently included in the expression cassette. The person skilled in the art can see that this vector component can be modified without a substantial impact on its function.

본 발명은 핵산 구조물과 변형된 식물 세포내에서 유전자의 발현을 포함한다. 이 목적을 이루기 위한 분자 클로닝 기술은 공지에 알려져 있다. 발현 벡터와 같은 재조합 핵산 구조물에 적합한 다양한 클로닝과 시험관내 증식 방법은 기술을 지닌 사람들에서 잘 알려져 있다. 많은 클로닝 실행을 통하여 기술을 지닌 사람들에게 알려진 기술과 지도의 예들은 Jose M. Martinez-Zapater and Julio Salinas, 아라비돕시스 프로토콜, Human Press를 근거로 한다.The present invention includes expression of genes in nucleic acid constructs and modified plant cells. Molecular cloning techniques for this purpose are known in the art. Various cloning and in vitro propagation methods suitable for recombinant nucleic acid constructs such as expression vectors are well known to those skilled in the art. Examples of techniques and guidance known to people with skills through many cloning practices are based on Jose M. Martinez-Zapater and Julio Salinas, Arabidopsis Protocol, Human Press.

본 발명의 첫 번째 관점은 아라비돕시스 트레할로스-6-포스페이트 합성효소(AtTPS3) 유전자로부터 프로모터(서열번호: 1)의 뉴클레오타이드 서열을 포함한 핵산 구조물에 관한 것이다. 바람직한 특성을 지니는 프로모터의 확인은 여러 가지 방법에서 이루어졌다. 예를 들어, 게놈 또는 cDNA 라이브러리는 아라비돕시스,Myrothamnus flabellifolius및 효모와 같은 알려진 TPS3 유전자의 재료로부터 준비될 수 있다. 특정 종으로부터의 라이브러리는 다른 알려진 유전자의 코딩 영역에 상보적인 서열을 포함하도록 디자인된 올리고뉴클레오타이드 프로브로 스크린된다. 다른 방법으로는 올리고뉴클레오타이드 프로브는 정제된 TPS3 단백질로부터 얻어진 아미노산 서열 정보를 기초로 하여 디자인될 수 있다. 아미노산 서열을 기초로 한 올리고뉴클레오타이드 프로브는 재료식물의 선택적 코돈을 위해 변형되거나 편향하게 될 수 있다. 올리고뉴클레오타이드 프라이머는 클로닝과 서열화를 위한 PCR 단편을 증폭하기 위해 역 전사-중합효소 연쇄 반응(RT-PCR)에서 사용하기 위해 디자인될 수 있다. PCR 단편의 서열은 상응하는 클론을 동정하기 위해 바람직한 유전자의 알려진 코딩 영역과 비교될 수 있다. 예를 들어, 병원균 반응 유전자의 cDNA는 병원균 감염 식물 조직과 유전자 특정 프라이머를 이용하여 분리된 총 RNA를 사용한 RT-PCR에 의해 얻어진다.A first aspect of the invention relates to a nucleic acid construct comprising the nucleotide sequence of a promoter (SEQ ID NO: 1) from the Arabidopsis trehalose-6-phosphate synthase (AtTPS3) gene. Identification of promoters with desirable properties has been accomplished in several ways. For example, genomic or cDNA libraries can be prepared from materials of known TPS3 genes such as Arabidopsis, Myrothamnus flabellifolius, and yeast. Libraries from certain species are screened with oligonucleotide probes designed to contain sequences complementary to coding regions of other known genes. Alternatively, oligonucleotide probes can be designed based on amino acid sequence information obtained from purified TPS3 protein. Oligonucleotide probes based on amino acid sequences can be modified or biased for selective codons of material plants. Oligonucleotide primers can be designed for use in reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) to amplify PCR fragments for cloning and sequencing. The sequence of the PCR fragments can be compared with known coding regions of the desired genes to identify corresponding clones. For example, cDNA of pathogen response genes is obtained by RT-PCR using total RNA isolated using pathogen infected plant tissue and gene specific primers.

그런 후, cDNA는 안쪽에 위치한 프라이머를 이용한 연속적인 PCR 반응으로 식물 조직으로부터 만든 게놈 제한 라이브러리를 사용한 프로모터 부위를 분리하기 위한 미끼로 사용된다. PCR 증폭 생성물은 클로닝되고 서열화된다. 프로모터 부위는 원래의 것이거나 호스트 또는 외래의 것에 동형이거나 사용하려고 했던 호스트에 이형일 수 있다. 용어 "외래의(foreign)"는 전사 시작 영역이 도입되는 식물 호스트에서 항상 발견되지 않는 것을 의미하는 것이다. 아라비돕시스 트레할로스-6-포스페이트 합성효소 1 유전자(Blazquez et al., 1998. The Plant Journal 13(5):685-689) 또는Saccharomyces cerevisiae트레할로스-6-포스페이트 합성효소 2 유전자(De Virgiolio et al., 1993. Eur. J. Biochem. 212:315-323)는 본 발명에서 사용한 프로모터를 얻을 수 있는 유전자의 특정 예이다. 상기 구조물은 결과적 서열이 효과적으로 상기 프로모터와 발현 조절 활성을 유지하는 한, 삭제, 삽입 또는 치환된 염기를 지닌 서열번호: 1로부터 유래된 염기 서열을 포함할 수 있다. 게다가, 삭제, 삽입 또는 치환된 염기를 지닌 이런 서열은 상기 프로모터 활성을 효과적으로 유지하는 한 상기 염기 서열과 같은 기능을 본질적으로 지닌다.The cDNA is then used as a bait to isolate promoter sites using genome restriction libraries made from plant tissues in a continuous PCR reaction with primers located inside. PCR amplification products are cloned and sequenced. The promoter region may be original, homologous to the host or foreign, or heterologous to the host that was intended to be used. The term "foreign" means that the transcription start region is not always found in the plant host into which it is introduced. Arabidopsis trehalose-6-phosphate synthase 1 gene (Blazquez et al., 1998. The Plant Journal 13 (5): 685-689) or Saccharomyces cerevisiae trehalose-6-phosphate synthase 2 gene (De Virgiolio et al., 1993 Eur. J. Biochem. 212: 315-323) is a specific example of a gene from which the promoter used in the present invention can be obtained. The construct may comprise a base sequence derived from SEQ ID NO: 1 having a deleted, inserted or substituted base so long as the resulting sequence effectively maintains expression control activity with the promoter. In addition, such sequences with deleted, inserted or substituted bases essentially have the same function as the base sequence as long as they effectively maintain the promoter activity.

가장 바람직한 프로모터의 뉴클레오타이드 서열은 서열번호: 1에 나타나 있다. 나타난 바와 같이 프로모터는 pLES99014 발현 벡터의 XbaI 사이트에 삽입된다. 프로모터의 TATA 박스 서열은 뉴클레오타이드 918-923에 있다. 프로모터의 다운스트림에 발현되기 위한 유전자의 삽입을 용이하게 하기 위해 SmaI 사이트는XbaI 사이트의 pLES99014 서열 바로 3'에 위치한다.The nucleotide sequence of the most preferred promoter is shown in SEQ ID NO: 1. As shown, the promoter is inserted at the XbaI site of the pLES99014 expression vector. The TATA box sequence of the promoter is at nucleotides 918-923. The SmaI site is located just 3 'of the pLES99014 sequence of the XbaI site to facilitate insertion of the gene for expression downstream of the promoter.

바람직한 프로모터 단편의 뉴클레오타이드 서열은 기술적 문헌(Carruthers et al., 1982. Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol. 47:411-418)에 기술된 것에 따라 잘 알려진 기술에 의해 합성될 수 있다. 상보적 스트랜드를 합성하고 적합한 조건하에 함께 스트랜드들을 어닐링하여 더블 스트랜드 DNA 단편을 얻을 수 있다.The nucleotide sequence of a preferred promoter fragment can be synthesized by well known techniques as described in the technical literature (Carruthers et al., 1982. Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol. 47: 411-418). Complementary strands can be synthesized and the strands annealed together under appropriate conditions to obtain double stranded DNA fragments.

본 발명의 두 번째 관점은 발현 카세트 또는 발현 벡터로서 사용되는 발현 카세트에 결합하는 벡터에 관한 것이다. 발명의 프로모터를 포함하는 플라스미드는 본 발명의 프로모터의 다운스트림에 바람직한 유전자를 삭제하거나 삽입하기 위한 제한 효소 사이트를 지니도록 조립된다. 바람직한 유전자는 상기 프로모터에 대해 이형일 수 있다. 또한, 플라스미드는 식물 뿌리와 잎 조직에 바람직한 단백질의 발현을 위한 상기 프로모터에 바람직한 구조적 유전자를 결합하여 제조되고, 또한 자동적으로 복제, 유전 및 기타 같은 종류의 것들인 키메릭 유전자를 포함한다. 본 발명의 프로모터는 식물 뿌리 및 잎 조직에서 바람직한 단백질을 발현시킬 수 있고, 본 발명의 GUS 리포터 유전자는 생물/비생물 스트레스에 대한 저항성 또는 형질전환 식물에서 생물학적 활성 성분의 생성을 향상시킬 수 있는 바람직한 유전자에 의해 삭제 및 대체될 수 있다.A second aspect of the invention relates to a vector that binds to an expression cassette used as an expression cassette or expression vector. Plasmids comprising the promoter of the invention are assembled to have restriction enzyme sites for deleting or inserting the desired gene downstream of the promoter of the invention. Preferred genes may be heterologous to the promoter. In addition, plasmids are prepared by binding the desired structural genes to these promoters for the expression of the desired proteins in plant roots and leaf tissues, and also automatically include chimeric genes that are cloned, inherited and the like. The promoters of the present invention can express desired proteins in plant roots and leaf tissues, and the GUS reporter genes of the present invention are desirable for resistance to biological / abiotic stresses or to enhance the production of biologically active ingredients in transgenic plants. Can be deleted and replaced by genes.

관심있는 뉴클레오타이드 서열은 본 발명의 프로모터 조절하에 프로모터로부터 다운스트림에 삽입될 수 있다. 관심있는 뉴클레오타이드 서열은 내재성 생성물의 생성을 변경하거나 기능적으로 신규유전자 생성물을 코딩하여 표현형 특성을 변형하게 한다. 뉴클레오타이드 서열은 효소를 암호화하는 어느 오픈 리딩 프레임 또는 게놈 서열에 상보적인 서열을 지닐 수 있고, 게놈 서열은 오픈 리딩 프레임 또는 상보적 서열이 전사, 메신저 RNA 프로세싱을 억제하는 어느 다른 서열일 수 있다. 관심있는 뉴클레오타이드 서열은 원래의 오리진의 합성이거나 그들의 조합일 수 있다. 관심있는 뉴클레오타이드 서열의 특성에 의존하여, 식물 선택적 코돈을 지닌 서열을 합성하는 것이 바람직할 것이다.The nucleotide sequence of interest can be inserted downstream from the promoter under the promoter control of the invention. The nucleotide sequence of interest allows altering the production of endogenous products or functionally encoding novel gene products to modify phenotypic properties. The nucleotide sequence may have a sequence that is complementary to any open reading frame or genomic sequence that encodes an enzyme, and the genomic sequence may be any other sequence where the open reading frame or complementary sequence inhibits transcription, messenger RNA processing. The nucleotide sequence of interest can be a synthesis of the original origin or a combination thereof. Depending on the nature of the nucleotide sequence of interest, it would be desirable to synthesize a sequence with plant selective codons.

또한 벡터들은 바람직한 구조물을 지니는 호스트 세포를 선택하기 위한 선택 마커 유전자를 포함한다. 이런 유전자는 선택 배양 배지에서 성장한 변형된 호스트 세포의 생존 또는 성장하는데 필요한 단백질을 암호화한다. 선택 유전자를 포함하는 벡터로 변형되지 않은 호스트 세포는 배양 배지에서 생존하지 못할 것이다. 전형적인 선택 유전자는 가나마이신과 하이그로마이신과 같은 항생제 또는 다른 독소에 저항성을 지니는 단백질을 암호화한다. 선택 마커계는 이 분야의 당업자에게는 잘 알려져 있고 Sambrook et al.에 기술되어 있다. 상기 언급된 성분의 하나 또는 그 이상을 포함하는 바람직한 벡터의 제조는 상기 언급된 참고문헌에 기술된 것에 따른 표준 방법을 사용한다.The vectors also include a selection marker gene for selecting host cells with the desired construct. Such genes encode proteins necessary for the survival or growth of modified host cells grown in selective culture medium. Host cells that are not modified with the vector containing the selection gene will not survive in the culture medium. Typical selection genes encode proteins that are resistant to antibiotics or other toxins such as kanamycin and hygromycin. Selection marker systems are well known to those skilled in the art and are described in Sambrook et al. The preparation of the preferred vectors comprising one or more of the above mentioned components uses standard methods according to those described in the references mentioned above.

발명의 벡터를 많은 식물 호스트 세포들에 사용될 수 있다. 식물의 예들로는 콩, 토마토, 감자, 담배, 쌀, 옥수수, 밀, 보리, 딸기 및 평지씨(rapeseed)를 포함한다. 이런 예들은 한정하기 보다는 실례가 되는 것이다. 사용된 호스트 세포에 의존하여, 변형은 그런 세포에 적합한 표준 방법을 사용하여 행해질 수 있다.The vector of the invention can be used in many plant host cells. Examples of plants include beans, tomatoes, potatoes, tobacco, rice, corn, wheat, barley, strawberries and rapeseed. These examples are illustrative rather than limiting. Depending on the host cell used, modifications can be made using standard methods suitable for such cells.

본 발명의 프로모터는 매우 높은 수준으로 식물 호스트 세포에서 어느 바람직한 단백질을 발현시키는데 사용한다. 단백질은 식물 호스트 세포에 동형일 수 있고, 또는 바람직하게 호스트 세포에 이형이다. 예를 들어, 상기 프로모터를 사용하여 매우 높은 수준으로 포유류, 진균류 및 식물 단백질을 발현시킬 수 있다. 상기 프로모터를 사용하여 발현시킬 수 있는 전형적인 단백질은 트레할로스-6-포스페이트 합성효소, ABA-반응 요소 결합 인자(ABF), 병원균-반응 유전자(R 유전자), 탄수화물 대사 효소, 카로틴 합성 효소, 플라보노이드 합성 효소, 성장 호르몬, 인슐린, 인터루킨, 콜로니 자극 인자 및 그와 유사한 것들을 포함한다. 상기 언급된 효소들은 독점적인 것은 아니지만 발명의 상기 프로모터에 결합 가능한 어느 핵산 발현의 전사를 얻는데 사용되는 실례이다. 상기 프로모터가 도입된 호스트 식물 세포에 있어서, 식물 뿌리와 잎 조직은 외래 유전자의 발현을 특히 높인다는 점에서 바람직하다. 그러므로, 재생 가능성을 지닌 식물 세포에 상기 프로모터를 포함하는 발현 벡터의 형질도입은 생물/비생물 저항성 및/또는 높은 식물 생산성의 상업적으로 및 농업적으로 바람직한 특성을 지니어 쌀과 같은 곡물에 종사하는 기술자에게 효과적인 방법을 제공한다.The promoters of the invention are used to express any desired protein in plant host cells at very high levels. The protein may be homologous to the plant host cell or is preferably heterologous to the host cell. For example, the promoter can be used to express mammalian, fungal and plant proteins at very high levels. Typical proteins that can be expressed using such promoters include trehalose-6-phosphate synthase, ABA-responsive element binding factor (ABF), pathogen-responsive gene (R gene), carbohydrate metabolizing enzyme, carotene synthetase, flavonoid synthase , Growth hormones, insulin, interleukin, colony stimulating factor and the like. The enzymes mentioned above are not exclusive but are examples used to obtain transcription of any nucleic acid expression capable of binding to the promoter of the invention. In host plant cells into which the promoter has been introduced, plant roots and leaf tissues are preferred in that they significantly increase the expression of foreign genes. Therefore, transduction of an expression vector comprising said promoter into plant cells with reproducibility may engage in grains such as genie rice with commercially and agriculturally desirable properties of biological / abiotic resistance and / or high plant productivity. Provide an effective method for the technician.

본 발명의 구성물은 감염 및 스트레스에 구조적으로 저항적이거나 생물학적으로 활성 성분의 생성을 증진시키는 형질전환 식물을 제공한다. 특히, 본 발명의 구성물로 변형된 식물 세포는 종래의 식물 조직 배양 기술에 의해 재생될 수 있다(Jose M. Martinez-Zapater and Julio Salinas,Arabidopsis protocol, Human press, 1998). 관심있는 DNA 서열의 발현은 구조적으로 특히 뿌리와 잎 조직처럼 스트레스 사이트에서 발현된다는 중요한 점이다. 구성물은 식물에서 외재성 생성물의 생산뿐만 아니라 내재성 생성물의 발현 조절을 제공한다. DNA 구조물은 게놈에 결합되어 전사되기 위한 식물 세포 호스트로 도입된다. 이 방법에서, RNA와 폴리펩타이드의 적합하게 높은 발현은 오랜 세월에 걸쳐 이룩될 수 있다. 바람직한 유전자의 매우 강하고 구조적인 발현의 확인은 상기 발명을 지닌 변형된 식물 또는 식물 조직에서 얻을 수 있다.The constructs of the present invention provide a transgenic plant that is structurally resistant to infection and stress or that enhances the production of the active ingredient. In particular, plant cells modified with the constructs of the present invention can be regenerated by conventional plant tissue culture techniques (Jose M. Martinez-Zapater and Julio Salinas, Arabidopsis protocol , Human press, 1998). Expression of the DNA sequence of interest is important because it is expressed structurally, particularly at stress sites such as root and leaf tissue. The construct provides control of expression of the endogenous product as well as the production of the exogenous product in the plant. The DNA construct is introduced into a plant cell host for binding to and transcription of the genome. In this method, moderately high expression of RNA and polypeptides can be achieved over many years. Confirmation of very strong and structural expression of a preferred gene can be obtained in modified plants or plant tissues with the invention.

트레할로스-6-포스페이트 합성효소 3(TPS3)는 글루코스-6-포스페이트 및 유리딘-디포스포글루코스로부터 α-D-글루코피라노실 α-D-글루코피라노사이드(비-환원 이당류 프레할로스)의 합성을 촉진한다. 환원 말단의 결핍은 트레할로스를 열, pH 및 마일라르 반응(Maillard's reaction: 감자 가공 중에 변색하는 탄수화물과 아미노산 사이의 반응)을 방해한다. 게다가, 트레할로스는 탈수 후에 유리같은 구조를 형성하여 생물학적 구조에서 강한 안정성 효과를 지닌다. 이런 특성 때문에, 농작물에서 환경 스트레스 저항성을 처리하기 위한 수단 및 건조 또는 냉동 식품을 보존하기 위한 안정제 및 화장품과 제약에 첨가물로서 트레할로스에 대한 관심이 증가하고 있다.Trehalose-6-phosphate synthetase 3 (TPS3) was synthesized from glucose-6-phosphate and uridine-diphosphoglucose of α-D-glucopyranosyl α-D-glucopyranoside (non-reducing disaccharide prehalose). Promote synthesis The lack of reducing ends interferes with heat, pH and Maillard's reactions (reactions between carbohydrates and amino acids that discolor during potato processing). In addition, trehalose forms a glassy structure after dehydration and has a strong stability effect in biological structure. Because of this property, there is an increasing interest in trehalose as an additive to means of treating environmental stress resistance in crops and to stabilizers and to cosmetics and pharmaceuticals for preserving dry or frozen food.

아라비돕시스로부터 유래된 TPS1 유전자의 완전한 cDNA 서열이 보고되었다(Blazquez et al., The Plant Journal(1998) 13:685-689). 그러나 TPS3 유전자의 전사를 조절하는 기능을 하는 프로모터 부위에 대해서, 프로모터 유전자의 분리와 그들의 이용에 관한 보고는 아직 없었다. 상기 지식을 가지고, 본 발명은 농업적으로 중요한 식물에 외래 유전자를 발현시키기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 구성물은 발현 후에 15분 내에 활성화되고 활성이 유지된다. 그러므로, 본 발명의 구성물에 의해 제공되는 빠른 유전자 발현 유도와 강도는 병원균에 대한 식물 저항 반응을 일으키거나 크게 증가시키고, 비생물 스트레스(예를 들면, 환경 스트레스 반응 효소)에 대해 방어하는 메커니즘의 효과를 증가시키거나 생물학적으로 활성 성분(예를 들면, 생물학적으로 활성 물질을 생산하는 효소)을 생성하는데 바람직하여 특히 이롭다. 이 방법에서, 관심의 DNA 서열은 구조적으로 형질전환 식물 뿌리 및 잎 조직에서 구조적으로 발현되고, 특이성은 그러한 서열의 구조적 발현이 일어나는 식물에 해로운 효과를 줄 수 있는 가능성을 피할 수 있다.The complete cDNA sequence of the TPS1 gene derived from Arabidopsis has been reported (Blazquez et al., The Plant Journal (1998) 13: 685-689). However, for promoter sites that function to regulate the transcription of the TPS3 gene, there have been no reports of promoter gene isolation and their use. With this knowledge, the present invention can be used to express foreign genes in agriculturally important plants. The constructs of the present invention are activated and remain active within 15 minutes after expression. Therefore, the rapid gene expression induction and intensity provided by the constructs of the present invention cause the effect of mechanisms that cause or greatly increase plant resistance responses to pathogens and defend against abiotic stress (eg, environmental stress response enzymes). It is particularly advantageous, as it is desirable to increase or to produce biologically active ingredients (eg, enzymes that produce biologically active substances). In this method, the DNA sequence of interest is structurally expressed in transgenic plant roots and leaf tissues, and the specificity can avoid the possibility of having a deleterious effect on the plant in which the structural expression of such sequence occurs.

식물 저항성에 대한 바람직한 효과는 예를 들어, 진균류 또는 선충류에 대한 저항유전자를 발현하므로써 이룩될 수 있다. 본 발명의 구성물의 조절 억제하에 증진된 질병 저항성을 위해 발현될 수 있는 유전자의 예들은 Hammond-Kosack, K.E.and Jones, J.G.D.에 기술되어 있다("Plant disease resistance genes", Annu. Rev. Plant Physiol.(1997)48:575-607).Preferred effects on plant resistance can be achieved, for example, by expressing resistance genes to fungi or nematodes. Examples of genes that can be expressed for enhanced disease resistance under the controlled inhibition of the constructs of the invention are described in Hammond-Kosack, KEand Jones, JGD ("Plant disease resistance genes", Annu. Rev. Plant Physiol. (1997) 48: 575-607).

또한, 높은 수준의 전이유전자(transgene) 발현을 얻을 수 있는 능력은 "분자적 농업(molecular farming)"에서 상당히 중요하고, 식물은 산업 또는 제약학적 폴리펩타이드와 식물에 외래인 다른 바이오폴리머를 생산하는데 사용된다. 또한 본 발명의 프로모터는 환경 및 농업적 모니터링하는데 민감하고 빠른 세포수준 스크린을 발달시키는데 잘 알려진 유전자 구조물에서 사용하는데 이로울 것으로 기대된다.In addition, the ability to obtain high levels of transgene expression is of considerable importance in "molecular farming," where plants produce industrial or pharmaceutical polypeptides and other biopolymers that are foreign to the plant. Used. The promoters of the present invention are also expected to benefit from use in well known genetic constructs for developing rapid and cellular level screens that are sensitive to environmental and agricultural monitoring.

식물 뿌리 및 잎 조직에서 활발히 발현되는 TPS 유전자의 프로모터 부위를 분리하기 위한 시도와 함께, 식물 질병 저항성, 환경적 스트레스 내성의 개선 또는 식물 뿌리 조직과 잎 조직에서 생물학적으로 활성 성분의 생산에 그것을 사용하여, 본 발명자들은 이 과제를 이룩하려고 연구하였고, 그 결과로 본 발명을 완성하였다.With attempts to isolate the promoter region of the TPS gene that is actively expressed in plant roots and leaf tissues, it can be used to improve plant disease resistance, to improve environmental stress tolerance or to produce biologically active ingredients in plant root and leaf tissues. The present inventors studied to achieve this problem, and as a result, the present invention was completed.

다음의 실시 예들은 발현 카세트의 제조를 예시한 것으로, 특히 DNA 서열은 CaMV35S 프로모터보다 식물 뿌리 및 잎 조직에서 강력하고 구조적 유전자 발현의 조절 서열을 포함한다. 플라스미드에 서열의 도입은 또한 식물 세포의 변형이 가능하다는 점에서 설명된다. 게다가, 형질전환 식물의 재생과 형질전환 식물에서발현 카세트의 기능 연구를 나타내었다. 이 분야에서 기술자들은 대체와 변경이 프로토콜의 범위와 의도에서 벗어남이 없이 여기에 제시된 성분, 조건 및 과정에서 가능하다는 것을 인정할 것이다.The following examples illustrate the preparation of expression cassettes, in particular DNA sequences comprising regulatory sequences of potent and structural gene expression in plant root and leaf tissues than the CaMV35S promoter. Introduction of the sequence into the plasmid is also described in that modification of the plant cell is possible. In addition, the regeneration of transgenic plants and the functional studies of expression cassettes in transgenic plants are shown. Those skilled in the art will recognize that substitutions and changes are possible in the components, conditions and procedures presented herein without departing from the scope and intent of the protocol.

(실시예)(Example)

본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명이 실시 예에만 국한되는 것은 아니다.When explaining the embodiments of the present invention in detail as follows. However, the present invention is not limited to the embodiment.

실시예 1Example 1

프로모터의 분리Promoter Separation

1) 아라비돕시스 탈리아나로부터 총 RNA의 분리1) Isolation of Total RNA from Arabidopsis thaliana

한달된 아라비돕시스 탈리아나(Arabidopsis thaliana)의 잎 10g을 액체질소로 냉각하여 분쇄기를 이용하여 분말로 만든다. 분말은 20mM Tris, 0.5mM EDTA, 0.1M LiCl 및 1% SDS를 포함하는 차가운 얼음 추출 완충액 (pH 7.0) 10ml이 첨가된 냉각 Corex 튜브에 옮겨지고, 10분동안 65℃에서 가열되었다. 현탁액은 15,000rpm, 20℃에서 20분동안 원심분리 되었다. 상층 부분은 수집되었다. 전체 RNA는 0.5 부피의 페놀과 클로로포름을 첨가하고 뒤이어 2M LiCl로 처리하여 침전되었다. 물로 용해시킨 후에, 전체 RNA는 -20℃에서 2 부피의 에탄올을 첨가하고12,000rpm, 4℃에서 10분동안 원심분리하여 침전되었다. 모든 유리제품과 용액은 미리 0.1% 디에틸파이로카보네이트로 처리되고 멸균되었다.10 g of leaves of Arabidopsis thaliana , a month old, are cooled with liquid nitrogen and powdered using a grinder. The powder was transferred to a cold Corex tube to which 10 ml of cold ice extraction buffer (pH 7.0) containing 20 mM Tris, 0.5 mM EDTA, 0.1 M LiCl and 1% SDS was added and heated at 65 ° C. for 10 minutes. The suspension was centrifuged at 15,000 rpm for 20 minutes at 20 ° C. The upper part was collected. Total RNA was precipitated by addition of 0.5 volume of phenol and chloroform followed by treatment with 2M LiCl. After dissolving with water, total RNA was precipitated by adding 2 volumes of ethanol at -20 ° C and centrifuging at 42,000 ° C for 10 minutes. All glassware and solutions were previously treated with 0.1% diethylpyrocarbonate and sterilized.

2) 아라비돕시스 탈리아나로부터 mRNA의 분리2) Isolation of mRNA from Arabidopsis thaliana

Poly-A+RNA는 제조업자의 지시에 따라 OligotexTMmRNA 미디 키트(QIAGEN, 독일)로 분리되고 정제되었다. 총 RNA가 65℃에서 5분간 가열된 후에 총 RNA는 2x 결합 완충액으로 평형된 OligotexTM칼럼에 로딩되었다. OligotexTM칼럼은 세척 완충액으로 2번 세척되고 용리 완충액 20㎕로 처리되었다. 얻어진 Poly-A+RNA는 -20℃에서 에탄올을 2.5 부피로 첨가하여 12,000 rpm, 4℃에서 10분동안 원심분리되어 침전되었다. 침전된 Poly-A+RNA는 70% 에탄올로 세척후에 pH 8.0에서 10mM Tris-Cl, 1mM EDTA를 포함한 TE 완충액 20㎕에 용해되었다. Poly-A+RNA의 농도는 260nm에서 분광학적으로 결정되었다. 모든 과정은 mRNA 제조에 뉴클레아제의 오염을 최소화하기 위해 외과용 고무 글로브를 착용한 채 실행하였다.Poly-A + RNA was isolated and purified with Oligotex mRNA midi kit (QIAGEN, Germany) according to the manufacturer's instructions. After total RNA was heated at 65 ° C. for 5 minutes, total RNA was loaded onto an Oligotex column equilibrated with 2 × binding buffer. Oligotex columns were washed twice with wash buffer and treated with 20 μl of elution buffer. The obtained Poly-A + RNA was precipitated by centrifugation at 12,000 rpm and 4 ° C for 10 minutes by adding 2.5 volumes of ethanol at -20 ° C. Precipitated Poly-A + RNA was washed with 70% ethanol and dissolved in 20 μl of TE buffer containing 10 mM Tris-Cl, 1 mM EDTA at pH 8.0. The concentration of Poly-A + RNA was determined spectroscopically at 260 nm. All procedures were performed wearing surgical rubber gloves to minimize nuclease contamination in mRNA preparation.

3) 아라비돕시스 탈리아나로부터 cDNA의 합성 및 클로닝3) Synthesis and Cloning of cDNA from Arabidopsis thaliana

아라비돕시스 탈리아나로부터 cDNA 라이브러리는 제조업자의 메뉴얼에 따른 Uni-ZAPTMcDNA 라이브러리 키트(Stratagene, USA)로 제조되었다. 첫 번째-스트랜드 cDNA는 poly-A+RNA 5㎍, 올리고 (dT)12-18, 뮤린 역전사효소, dNTP, BSA 및 DTT의 반응 혼합물로부터 합성되었다. 더블-스트랜디드 cDNA를 합성하기 위해서, 합성된 첫 번째-스트랜드는E.coliRNase H,E.coliDNA 중합효소Ⅰ 및 dNTP를 포함하여 3시간동안 16℃에서 cDNA 말단을 무디게하고, 10분 동안 65℃에서 Pfu DNA 중합효소를 지닌 dNTP 혼합물로 처리한다.CDNA libraries from Arabidopsis thaliana were prepared with the Uni-ZAP cDNA Library Kit (Stratagene, USA) according to the manufacturer's manual. First-strand cDNA was synthesized from the reaction mixture of 5 μg poly-A + RNA, oligo (dT) 12-18 , murine reverse transcriptase, dNTP, BSA and DTT. To synthesize double-stranded cDNA, the first-strand synthesized blunted the cDNA ends at 16 ° C. for 3 hours, including E. coli RNase H, E. coli DNA polymerase I and dNTP, and 10 minutes Treated with dNTP mixture with Pfu DNA polymerase at 65 ° C.

4) cDNA의 Uni-ZAPTMZAP 벡터로 결합4) Binding to Uni-ZAP TM ZAP Vectors of cDNA

합성된 cDNA의 말단은 cDNA를 벡터로 삽입하기 위해 EcoRI 어댑터로 결합된다. 합성된 cDNA는 EcoRI 어댑터, ATP, T4 DNA 리가제를 첨가하여 12℃에서 밤새 반응되고, EcoRI 어댑터의 결합을 위해 T4 DNA 키나제와 ATP를 첨가하여 30분동안 37℃에서 더욱 반응시킨다. cDNA는 세파크릴 S-500 스핀 칼럼으로 정제되고, 그것의 시그날은 1.0% 아가로스젤 전기영동으로 확인되었다. 상기 cDNA 부분 1kb는 그 이상의 실험을 위해 사용되었다. cDNA의 삽입은 cDNA 200ng, 벡터 DNA(Stratagene) 1㎍ 및 T4 DNA 리가제를 포함한 혼합물을 4℃에서 48시간동안 반응하여 얻어졌다.The ends of the synthesized cDNAs are coupled with EcoRI adapters to insert cDNAs into the vector. The synthesized cDNA was reacted overnight at 12 ° C. by adding EcoRI adapter, ATP and T4 DNA ligase, and further reacted at 37 ° C. for 30 minutes by adding T4 DNA kinase and ATP for binding of EcoRI adapter. cDNA was purified by Sephacryl S-500 spin column and its signal was confirmed by 1.0% agarose gel electrophoresis. The 1kb of cDNA portion was used for further experiments. Insertion of cDNA was obtained by reacting a mixture containing 200 ng of cDNA, 1 μg of vector DNA (Stratagene), and T4 DNA ligase at 4 ° C. for 48 hours.

5) cDNA 라이브러리의 제조 및 증폭5) Preparation and Amplification of cDNA Library

Uni-ZAPTM벡터 DNA는 파지 고스트(Stratagene)를 포함하는기가팩(Gigapack) Ⅱ 팩키징 추출물을 사용하여 팩키징되었다. 팩키징 추출물은 22℃에서 2시간동안 재조합 벡터를 첨가하여 반응되었다. 반응 용액은 10㎕ 클로로포름이 보충된 완충액으로 최종 부피 500㎕까지 조절되어 즉시 사용되거나 사용될 때까지 4℃에서 저장되었다. 재조합 cDNA 라이브러리의 총 플라그-형성 유니트(pfu)는 10-2∼ 10-6배-희석된 용액으로부터 얻어졌다.E.coli균 XL1-Blue MRF' 200㎕는 37℃에서 15분동안 cDNA 라이브러리로 배양되었고, 직경 150㎜의 플레이트 위에 106pfu로 도포되었다. SM 완충액 5㎖로 보충된 플레이트는 37℃에서 12시간동안 플레이트를 반응시킨 후에 밤새 4℃에서 배양되었다. 상층액은 10분동안 12,000rpm으로 원심분리하여 반응된 SM 완충액으로부터 얻어지고, -4℃에서 100㎕ 클로로포름에 저장되었다. 플라그-형성 단위는 상기 기술된 것에 따라 계산되었다.Uni-ZAP vector DNA was packaged using Gigapack II packaging extracts containing phage ghost (Stratagene). The packaging extract was reacted by adding the recombinant vector at 22 ° C. for 2 hours. The reaction solution was adjusted to a final volume of 500 μl with buffer supplemented with 10 μl chloroform and stored at 4 ° C. until ready or used. Total plaque-forming units (pfu) of the recombinant cDNA library were obtained from 10 −2 to 10 −6 fold-diluted solutions. 200 μl of E. coli strain XL1-Blue MRF ′ was incubated with cDNA library for 15 minutes at 37 ° C. and applied at 10 6 pfu on a 150 mm diameter plate. Plates supplemented with 5 ml of SM buffer were incubated at 4 ° C. overnight after reacting the plates at 37 ° C. for 12 hours. Supernatants were obtained from the reacted SM buffer by centrifugation at 12,000 rpm for 10 minutes and stored in 100 μl chloroform at −4 ° C. Plaque-forming units were calculated as described above.

6) 프로모터 클로닝을 위한 중합효소 연쇄 반응6) Polymerase Chain Reaction for Promoter Cloning

많은 양의 총 파지미드(phagemid) DNA 제조 또한 그 이상의 라이브러리 스크리닝을 위해 부분적 cDNA 단편을 분리하는 PCR 증폭으로 만들어졌다. cDNA 라이브러리를 포함하는 파지 스톡은 플라스미드 형태로 ExAssist 헬퍼를 통하여E.coliXL1-B MRF' 셀에서 XL1B SOLR 셀로 이동되었다. 템플레이트로서 이 파지미드 프랩(prep)을 사용하여 벡터 프라이머와 두 개의 디제너레이트 프라이머의 조합을 사용하여 10X Taq 완충액 5㎕, 25mM MgCl22㎕, 10pmol 각 프라이머 2㎕, 2mM dNTPs 4㎕, cDNA 풀(pool) 0.25㎕, 물 33.75㎕를 포함하는 칵테일 혼합물로 95℃/30초, 50℃/30초, 72℃/30초 30사이클에서 PCR를 수행하였다.Large amounts of total phagemid DNA production were also made by PCR amplification to isolate partial cDNA fragments for further library screening. Phage stocks containing cDNA libraries were transferred from E. coli XL1-B MRF ′ cells to XL1B SOLR cells via ExAssist helpers in the form of plasmids. Using this phagemid prep as a template, 5 μl of 10 × Taq buffer, 2 μl of 25 mM MgCl 2, 2 μl of 10 pmol each primer, 4 μl of 2 mM dNTPs, cDNA using a combination of vector primer and two degenerate primers PCR was performed at 95 ° C./30 sec, 50 ° C./30 sec, 72 ° C./30 sec 30 cycles with a cocktail mixture comprising 0.25 μl pool and 33.75 μl water.

7) cDNA 라이브러리의 선택7) Selection of cDNA Library

파지 부착을 위한 호스트 세포로서E.coli균 XL1-Blue MRF'은 20% 말토스, 1M MgSO40.5ml 및 50㎍/ml 테트라사이클린을 지닌 LB 배지 50ml에서 배양되었다. 세포 배양액은 A600에서 O.D. 0.5를 만들기 위해 10mM MgSO4로 현탁되었다. cDNA 라이브러리를 포함한E.coli균 XL1-Blue MRF'를 37℃, 30분동안 배양한 후에, 0.7% LB 아가를 혼합한 배양액은 37℃, 12시간동안 1.5% LB 아가 플레이트 위에서 더욱 배양되었다. 5 x 104세포가 첫 번째 선택에서 사용되었고, 1 x 103세포가 두 번째 선택에서 사용되었다. 파지 플라그가 형성된 플레이트는 4℃에서 1시간동안 유지되었고, Hybond-C 멤브레인(Amersham, USA)으로 복제되었다.As host cells for phage attachment, E. coli XL1-Blue MRF ′ was incubated in 50 ml of LB medium with 20% maltose, 0.5 ml of 1 M MgSO 4 and 50 μg / ml tetracycline. The cell culture was suspended with 10 mM MgSO 4 to make OD 0.5 at A 600 . After incubating E. coli XL1-Blue MRF 'containing the cDNA library for 37 ° C. for 30 minutes, the culture solution containing 0.7% LB agar was further cultured on 1.5% LB agar plate for 37 ° C. for 12 hours. 5 x 10 4 cells were used in the first selection and 1 x 10 3 cells were used in the second selection. Phage plaque formed plates were maintained at 4 ° C. for 1 hour and replicated with Hybond-C membrane (Amersham, USA).

8) 1.0Kb TPS3 유전자 프로모터의 PCR 클로닝8) PCR Cloning of 1.0Kb TPS3 Gene Promoter

TPS3 프로모터를 클로닝하기 위해, 유전자 특정 프라이머 세트는 트레할로스-6-포스페이트 합성 상동물, T13D8.4를 포함하는 아라비돕시스 탈리아나 BAC T13D8 게놈 서열을 기초로하여 디자인되었다. TPS3 프로모터의 약 1.0Kb는 T13P3(5'-TCCAAATGATTTTGACCCCAT-3')[서열번호:3] 및 T13P5-2(5'-GTGTTCATTTGATAGA GTCTA-3')[서열번호:4] 프라이머를 사용하여 게놈 DNA로부터 중합효소 연쇄반응(PCR)에 의해 증폭되었다. PCR 반응 혼합물은 게놈 DNA 500ng, 10x Taq 중합효소 완충액(pH 8.0) 5㎕, 1mM MgCl2, 200mM dNTPs, 20pmole의 각 프라이머 및 5U Taq 중합효소를 포함하였다. 반응은 효소를 넣지 않은 채 시작되어, 다음 조건에 따라 증폭되었다: 후-변성으로 5분동안 95℃의 1사이클; 30초동안 95℃, 30초동안 50℃, 1분동안 72℃의 3사이클; Perkin-Elmer 9800 증폭기에서 후-연장(extension)으로 10분동안 72℃의 1사이클. PCR 반응으로부터 증폭된 주요 생성물은 QIAquick 젤 추출 키트(Qiagen, USA)를 사용하여 젤-정제되었고, 순차적으로 pGEM-T 이지(easy) 벡터(Promega, USA)로 클로닝되었고, 제조업자의 지시에 따라 플라스미드 구조물 pLES99010(도 1a)를 생성하여 서열화되었다. 1kbp 업스트림 서열(서열번호:1)을 포함하는 클론은 1kb TPS3 프로모터로서 명하였다.To clone the TPS3 promoter, a set of gene specific primers was designed based on the Arabidopsis thaliana BAC T13D8 genomic sequence, including the trehalose-6-phosphate synthetic parent animal, T13D8.4. Approximately 1.0 Kb of the TPS3 promoter was derived from genomic DNA using T13P3 (5'-TCCAAATGATTTTGACCCCAT-3 ') [SEQ ID NO: 3] and T13P5-2 (5'-GTGTTCATTTGATAGA GTCTA-3') [SEQ ID NO: 4] primers. Amplified by polymerase chain reaction (PCR). The PCR reaction mixture contained 500 ng of genomic DNA, 5 μl of 10 × Taq polymerase buffer (pH 8.0), 1 mM MgCl 2 , 200 mM dNTPs, 20 pmole of each primer and 5U Taq polymerase. The reaction was started without the enzyme and amplified according to the following conditions: 1 cycle of 95 ° C. for 5 minutes with post-denaturation; 3 cycles of 95 ° C. for 30 seconds, 50 ° C. for 30 seconds, 72 ° C. for 1 minute; 1 cycle of 72 ° C. for 10 minutes with extension in the Perkin-Elmer 9800 amplifier. The main product amplified from the PCR reaction was gel-purified using the QIAquick gel extraction kit (Qiagen, USA) and subsequently cloned into a pGEM-T easy vector (Promega, USA) and plasmid according to the manufacturer's instructions Construct pLES99010 (FIG. 1A) was generated and sequenced. Clones comprising the 1 kbp upstream sequence (SEQ ID NO: 1) were designated as the 1 kb TPS3 promoter.

9) 2.0Kb 유전자 프로모터의 PCR 클로닝9) PCR Cloning of 2.0Kb Gene Promoter

TPS3 프로모터의 약 2.0Kb는 T13P3(5'-TCCAAATGATTTTGACCCCAT-3')[서열번호:3] 및 T13P5-1(5'-CGACGGCATTAACATAAACC-3')[서열번호:5] 프라이머를 사용하여 게놈 DNA로부터 중합효소 연쇄 반응(PCR)에 의해 증폭되었다. PCR 반응은 상기와 같은 완충액 및 증폭 조건을 사용하여 수행되었다. PCR 반응으로부터 증폭된 주요 생성물은 pGEM-T 이지(easy) 벡터(Promega, USA)로 클로닝되었고, 제조업자의 지시에 따라 플라스미드 구조물 pLES99011(도 1b)를 생성하여 서열화되었다. 2kbp 업스트림 서열(서열번호:2)을 포함하는 클론은 2kb TPS3 프로모터로서 명하였다.Approximately 2.0 Kb of the TPS3 promoter was polymerized from genomic DNA using T13P3 (5'-TCCAAATGATTTTGACCCCAT-3 ') [SEQ ID NO: 3] and T13P5-1 (5'-CGACGGCATTAACATAAACC-3') [SEQ ID NO: 5] primers. Amplified by enzyme chain reaction (PCR). PCR reactions were carried out using such buffers and amplification conditions. The main product amplified from the PCR reaction was cloned into pGEM-T easy vector (Promega, USA) and sequenced by generating plasmid construct pLES99011 (FIG. 1B) according to the manufacturer's instructions. Clones comprising the 2 kbp upstream sequence (SEQ ID NO: 2) were designated as the 2 kb TPS3 promoter.

실시예 2Example 2

발현 벡터의 제조Preparation of Expression Vectors

A) TPS3 프로모터-GUS 리포터 유전자 구조물 및 발현 벡터의 제조A) Preparation of TPS3 Promoter-GUS Reporter Gene Construct and Expression Vector

β-글루큐로니다제(GUS)를 암호화하는 리포터 유전자를 지닌 프로모터의 DNA 융합 구조물은 다음과 같이 만들어졌다. 바이너리(binary) 벡터 pBI101로 편리하게 클로닝하기 위해, 플라스미드 pLES99010과 pLES99011은 EcoRI로 분해되고, pBluescript KS의 EcoRI 사이트로 서브클론되었다. 이 클론들은 각각 pLES99012와 pLES99013으로 명명하였다. pLES99012는 1.0Kb TPS3 프로모터를 형성하기 위해, XbaI와 EcoRV로 분해되었고, 순차적으로 pBI1101.2의 XbaI/SmaI 사이트로 서브클론되었고, pLES99014 발현 벡터를 생성하였다(도 2a). pLES99015 발현 벡터 구조물(도 2b)에 대해서는, pLES99013은 HindIII와 SmaI으로 분해되고, pBI101.2의 HindIII/SmaI 사이트로 서브클론 되었다. 모든 구조물의 정확성은 서열화에 의해 입증되었다. TPS3 프로모터/GUS 유전자 융합을 포함하는 벡터 pLES99014와 pLES99015는 각각 아그로박테리움 튜매파시엔스(Agrobacterium tumefaciens) 균 GV3101으로 Jose M. Martinez-Zapater와 Julio Salinas, 아리비돕시스 프로토콜(Humana press, 1998) 방법에 의해 도입되었다.The DNA fusion construct of a promoter with a reporter gene encoding β-glucuronidase (GUS) was constructed as follows. For convenient cloning into the binary vector pBI101, plasmids pLES99010 and pLES99011 were digested with EcoRI and subcloned into the EcoRI site of pBluescript KS. These clones were named pLES99012 and pLES99013, respectively. pLES99012 was digested with XbaI and EcoRV to form a 1.0Kb TPS3 promoter, subsequently subcloned into the XbaI / SmaI site of pBI1101.2, resulting in a pLES99014 expression vector (FIG. 2A). For the pLES99015 expression vector construct (FIG. 2B), pLES99013 was digested with HindIII and SmaI and subcloned into the HindIII / SmaI site of pBI101.2. The accuracy of all constructs was verified by sequencing. Vectors pLES99014 and pLES99015 containing the TPS3 promoter / GUS gene fusion are Agrobacterium tumefaciens bacteria GV3101, respectively, Jose M. Martinez-Zapater and Julio Salinas, Aribidopsis protocol (Humana press, 1998) Was introduced by.

실시예 3Example 3

형질전환 식물의 생성과 형질전환 식물에서 TPS3 프로모터 기능의 평가Generation of Transgenic Plants and Evaluation of TPS3 Promoter Function in Transgenic Plants

A) 아라비돕시스 식물의 형질전환A) Transformation of Arabidopsis plants

벡터 pLES99014와 pLES99015는 Jose M. Martinez-Zapater와 Julio Salinas, 아리비돕시스 프로토콜(Humana press, 1998)에 따른 아그로박테리움-매개된 진공 침윤법에 따라 아라비돕시스 탈리아나(L.) Heynh., 생태형 Col-0으로 도입된다. 가나마이신 내성-양성 유전자 변형체를 선택하기 위해, T1종자는 70% 에탄올, 그리고 Tween 20이 포함된 50% 가정 표백제로 살균한 후, 멸균된 증류수로 4번 세척되었다. 유묘는 1% 수크로스와 50㎎/㎖ 가나마이신을 포함한 Murashige와 Skoog(MS) 배지 아가 플레이트에서, 수직 또는 수평 방향으로 놓여져 성장된다. 식물은 광 주기 16시간동안 22∼24℃에서 성장되었다. 단일 유전자가 삽입된 형질전환체는 T2유묘를 이용하여 RT-PCR 방법으로 증명되었고, 그들의 동질 접합체들은 GUS 활성도에 대해 에세이 되었다.The vectors pLES99014 and pLES99015 were selected from the group of Arabidopsis thaliana (L.) Heynh., Eco Col. according to Jose M. Martinez-Zapater and Julio Salinas, Agrobacterium-mediated vacuum infiltration according to the Aribidopsis protocol (Humana press, 1998). Is introduced as -0. To select kanamycin resistance-positive genetic variants, T 1 seeds were sterilized with 70% ethanol and 50% household bleach containing Tween 20 and then washed four times with sterile distilled water. Seedlings are grown in a vertical or horizontal direction on Murashige and Skoog (MS) medium agar plates containing 1% sucrose and 50 mg / ml kanamycin. The plants were grown at 22-24 ° C. for 16 hours of light cycle. Transformants with a single gene inserted were demonstrated by RT-PCR method using T 2 seedlings, and their homozygotes were assayed for GUS activity.

B) GUS 분석B) GUS Analysis

TPS3 기능을 측정하기 위해 평면 플레이트에 성장된 양성 형질전환체 묘목(plantlet)을 5-브로모-4-클로로-3-인돌-β-D-글루큐로나이드(X-Gluc)로 염색하여 1시간 또는 16시간 에세이 되었다. 형질전환체 유묘 또는 묘목은 GUS 반응완충액(2mM 5-브로모-4-클로로-3-인돌-β-D 글루큐로나이드(X-Gluc), 1% 디메틸포름아미드, 0.1mM 포타시움 페리시아나이드, 0.1mM 포타시움 페로시아나이드, 1mM EDTA, 50mM 소디움 포스페이트 완충액, pH 7.0)에 담그어 간단한 진공에 의해 침윤되었다. 조직은 1∼3시간동안 37℃에서 에세이되었다. 에세이후에, 유묘 또는 묘목은 70% 에탄올을 사용하여 1시간동안 세척하고 더 잘 보이게 하기 위해 100% 에탄올을 사용하여 48시간 이상을 세척하여, 사진을 찍었다(도 3).Positive transformant seedlings grown on flat plates to measure TPS3 function were stained with 5-bromo-4-chloro-3-indole-β-D-glucuronide (X-Gluc) 1 An hour or 16 hour essay. Transformants seedlings or seedlings were GUS reaction buffer (2 mM 5-bromo-4-chloro-3-indole-β-D glucuronide (X-Gluc), 1% dimethylformamide, 0.1 mM potassium ferricyanide , 0.1 mM Potassium ferrocyanide, 1 mM EDTA, 50 mM sodium phosphate buffer, pH 7.0) and soaked by simple vacuum. Tissues were assayed at 37 ° C. for 1-3 hours. After the assay, seedlings or seedlings were washed for 1 hour with 70% ethanol and washed for at least 48 hours with 100% ethanol to make it more visible (Figure 3).

다섯 개 가나마이신 내성 아라비돕스 라인은 GUS 활성도의 유도에 대해 분석되었다. 세 개의 라인은 15분 후 배양에서 GUS 발현의 강한 유도를 보였고, 두개의 라인은 가벼운 유도를 보였다. 유도의 강도는 GUS 염색 후에 상대적 색깔 정도를 눈으로 관찰하여 결정되었다.Five kanamycin resistant Arabidopsis lines were analyzed for induction of GUS activity. Three lines showed strong induction of GUS expression in culture after 15 minutes and two lines showed mild induction. The intensity of induction was determined by visual observation of the relative degree of color after GUS staining.

참고문헌references

A Laboratory Manual (2nd Ed.), edited by J. Sambrook and D.W. Russel, Vol. 1-3, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, N.Y., 1989;A Laboratory Manual (2nd Ed.), Edited by J. Sambrook and D.W. Russel, Vol. 1-3, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, N.Y., 1989;

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Blazquez et al., 1998. The Plant Journal 13(5): 685-689;Blazquez et al., 1998. The Plant Journal 13 (5): 685-689;

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Hammond-Kosack, K.E. and Jones, J.G.D. Annu. Rev. Plant Physiol. 1997, 48: 575-607;Hammond-Kosack, K.E. and Jones, J.G.D. Annu. Rev. Plant Physiol. 1997, 48: 575-607;

본 발명의 효과는 형질전환 식물 조직에서 바람직한 폴리펩타이드를 암호화하는 이형의 유전자에 결합 가능한 식물의 강력한 구조 프로모터를 포함하는 분리된 핵산 구조물을 제공하는 것으로, 상기 구조물은 키메릭 유전자에서 이형의 코딩 서열에 대한 구조물로서 사용될 때 식물 뿌리 조직과 식물 잎 조직에서 바람직한 폴리펩타이드를 높게 발현시키게 할 수 있다. 어느 키메릭 유전자가 상기 구조물에 결합할 수 있는 후에, 결과적인 벡터는 식물 조직에 도입될 수 있고, 그것에 의하여 계획적으로 식물을 형질전환하고 결과적 식물이 그 안에 외래의 성분을 생산하게 만들 수 있다.The effect of the present invention is to provide an isolated nucleic acid construct comprising a potent structural promoter of a plant capable of binding to a heterologous gene encoding a desired polypeptide in a transgenic plant tissue, wherein the construct is a heterologous coding sequence in a chimeric gene. When used as a construct for, high expression of the desired polypeptides in plant root tissue and plant leaf tissue can be achieved. After any chimeric gene can bind to the construct, the resulting vector can be introduced into plant tissue, thereby intentionally transforming the plant and causing the resulting plant to produce foreign components therein.

<110> Korea Kumho Petrochemical Co., Ltd. <120> Expression cassette and plasmid for strong constitutive gene expression and the use thereof <130> KP-556 <160> 5 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 1013 <212> DNA <213> Arabidopsis thaliana <400> 1 gtgttcattt gatagagtct aaaatcacca cttacattga ctaaccccaa aaatttgtcc 60 taaacactaa tcaatccgaa gattataaaa tgtcgacaaa gaaaataaaa taaaatagga 120 gtctatgagt cgatggaact tatccaacta aactttaata agaatgaacc aaactcaatt 180 ttgtaataat atttaaaata cgtttttact ctctcccaga atatcccatc tctctgattc 240 caattcctcc tctctctctt tcgtctctct acttcgaatt gattgtttta accgccggtg 300 atcggagcaa actctctgac ggtgaccgcc ggtgatcatt ttttgtgaac ttcacttttg 360 gtaagcagct ttgacttttg ttcataatcc ttcacttttc cttttcaatt ttgctttttc 420 ctctgatctg atcttagtta ttaagctgtt gaatcgcatg atcctttctt ctctgattga 480 ttatttctaa tccttcatgg gttttatgac gaatcgtgtc ttagggattg gttttttctg 540 ggttgggttt ctaaatttgt tggtctaaga acagtgaaat tgttgtttca gtgatctcag 600 attctacact tctagtgatt gaactgttat ggaaaattac aaaatatgtg gctctgcttt 660 catttaaatt caatcatcat catctctgct acttgatgat caggtcacct tctctgtgtt 720 ttgtaatctc cataacgtaa gagtttgttt gatattgcaa ttttgaataa gatgattagc 780 atccaatcca atagctgatg ttgaaaccta actctgtaaa gactttaaat ttgttttctc 840 tggctttgtg ctcgttgaag ggtaacctaa agatttgacc tttttgatcc aacacctctc 900 tttttgtact gtaggtgtat aaagcatagt tcgttgggaa ctttttttta cagctttgga 960 gtaactacct ttcatggttt ttggttccaa caatggggtc aaaatcattt gga 1013 <210> 2 <211> 1943 <212> DNA <213> Arabidopsis thaliana <400> 2 cgacggcatt aacataaacc ataacgctag aaatcttaaa gtattctaat agcctaattt 60 ggtttttatt agaattaaaa ccctacataa tcctggatgt gcgtaacgta gtagttgagc 120 tctattctta tacaccagta aagtaaataa ataaaaagaa cagaaaattt catgagcatg 180 cagtagaaaa atcagtcgaa tgttataaaa atagggttac agctaagttc gacgaggtgc 240 tatttcattg gatatcacga aacttgatcg tcaatatgtt ttctttttgt cttttttgtt 300 tttgggtcaa cagatgtata aatgtatttg tatatagctt acatgaagaa cacttggtta 360 gctaaaaaga aaagctaaaa gaaacaaaag aggaggcagc taaaaaacga aaaaagagcc 420 agcattatag atgagcctct tcgtgagcaa gtgagtcgtt tattgtaaga tttgcctctt 480 ctaatttttt tctttaaagc cttataattg tatttaaaca aatatcttca taagaaaaaa 540 tatcaaatag atatcaatgt acttttcttt gaaataggat ttcgctatta atccttattt 600 taacattcat ataactgacc aattatattg gtatacagaa aaaaagaatt gtatttgttt 660 ttttcacatt ttagtaaatc tcattttttt ctttctaaat tatgattaat atgaaaatta 720 aaatagaaag tgacatgtcc ttattttaac tccttttatt tcattcattg gtttaatgtt 780 atttacctaa ggatactaat cattggtttt tgaaagataa caataaaaat tcattccaaa 840 catgtggtgc aattatatat aattacaaag tggatagagt atagaactac aaaatggata 900 gagtttagtt ataacaacta atttaaaaaa gtgttcattt gatagagtct aaaatcacca 960 cttacattga ctaaccccaa aaatttgtcc taaacactaa tcaatccgaa gattataaaa 1020 tgtcgacaaa gaaaataaaa taaaatagga gtctatgagt cgatggaact tatccaacta 1080 aactttaata agaatgaacc aaactcaatt ttgtaataat atttaaaata cgtttttact 1140 ctctcccaga atatcccatc tctctgattc caattcctcc tctctctctt tcgtctctct 1200 acttcgaatt gattgtttta accgccggtg atcggagcaa actctctgac ggtgaccgcc 1260 ggtgatcatt ttttgtgaac ttcacttttg gtaagcagct ttgacttttg ttcataatcc 1320 ttcacttttc cttttcaatt ttgctttttc ctctgatctg atcttagtta ttaagctgtt 1380 gaatcgcatg atcctttctt ctctgattga ttatttctaa tccttcatgg gttttatgac 1440 gaatcgtgtc ttagggattg gttttttctg ggttgggttt ctaaatttgt tggtctaaga 1500 acagtgaaat tgttgtttca gtgatctcag attctacact tctagtgatt gaactgttat 1560 ggaaaattac aaaatatgtg gctctgcttt catttaaatt caatcatcat catctctgct 1620 acttgatgat caggtcacct tctctgtgtt ttgtaatctc cataacgtaa gagtttgttt 1680 gatattgcaa ttttgaataa gatgattagc atccaatcca atagctgatg ttgaaaccta 1740 actctgtaaa gactttaaat ttgttttctc tggctttgtg ctcgttgaag ggtaacctaa 1800 agatttgacc tttttgatcc aacacctctc tttttgtact gtaggtgtat aaagcatagt 1860 tcgttgggaa ctttttttta cagctttgga gtaactacct ttcatggttt ttggttccaa 1920 caatggggtc aaaatcattt gga 1943 <210> 3 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence <400> 3 tccaaatgat tttgacccca t 21 <210> 4 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence <400> 4 gtgttcattt gatagagtct a 21 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence <400> 5 cgacggcatt aacataaacc 20<110> Korea Kumho Petrochemical Co., Ltd. <120> Expression cassette and plasmid for strong constitutive gene expression and the use <130> KP-556 <160> 5 <170> Kopatent In 1.71 <210> 1 <211> 1013 <212> DNA <213> Arabidopsis thaliana <400 > 1 gtgttcattt gatagagtct aaaatcacca cttacattga ctaaccccaa aaatttgtcc 60 taaacactaa tcaatccgaa gattataaaa tgtcgacaaa gaaaataaaa taaaatagga 120 gtctatgagt cgatggaact tatccaacta aactttaata agaatgaacc aaactcaatt 180 ttgtaataat atttaaaata cgtttttact ctctcccaga atatcccatc tctctgattc 240 caattcctcc tctctctctt tcgtctctct acttcgaatt gattgtttta accgccggtg 300 atcggagcaa actctctgac ggtgaccgcc ggtgatcatt ttttgtgaac ttcacttttg 360 gtaagcagct ttgacttttg ttcataatcc ttcacttttc cttttcaatt ttgctttttc 420 ctctgatctg atcttagtta ttaagctgtt gaatcgcatg atcctttctt ctctgattga 480 ttatttctaa tccttcatgg gttttatgac gaatcgtgtc ttagggattg gttttttctg 540 ggttgggttt ctaaatttgt tggtctaaga acagtgaaat tgttgtttca 600 attctacact tctagtgatt gaactgttat ggaaaattac aaaatatgtg gctctgcttt 660 catttaaatt caatcatcat catctctgct acttgatgat caggtcacct tctctgtgtt 720 ttgtaatctc cataacgtaa gagtttgttt gatattgcaa ttttgaataa gatgattagc 780 atccaatcca atagctgatg ttgaaaccta actctgtaaa gactttaaat ttgttttctc 840 tggctttgtg ctcgttgaag ggtaacctaa agatttgacc tttttgatcc aacacctctc 900 tttttgtact gtaggtgtat aaagcatagt tcgttgggaa ctttttttta cagctttgga 960 gtaactacct ttcatggttt ttggttccaa caatggggtc aaaatcattt gga 1013 <210> 2 <211> 1943 <212> DNA <213> Arabidopsis thaliana <400> 2 cgacggcatt aacataaacc ataacgctag aaatcttaaa gtattctaat agcctaattt 60 ggtttttatt agaattaaaa ccctacataa tcctggatgt gcgtaacgta gtagttgagc 120 tctattctta tacaccagta aagtaaataa ataaaaagaa cagaaaattt catgagcatg 180 cagtagaaaa atcagtcgaa tgttataaaa atagggttac agctaagttc gacgaggtgc 240 tatttcattg gatatcacga aacttgatcg tcaatatgtt ttctttttgt cttttttg tt 300 tttgggtcaa cagatgtata aatgtatttg tatatagctt acatgaagaa cacttggtta 360 gctaaaaaga aaagctaaaa gaaacaaaag aggaggcagc taaaaaacga aaaaagagcc 420 agcattatag atgagcctct tcgtgagcaa gtgagtcgtt tattgtaaga tttgcctctt 480 ctaatttttt tctttaaagc cttataattg tatttaaaca aatatcttca taagaaaaaa 540 tatcaaatag atatcaatgt acttttcttt gaaataggat ttcgctatta atccttattt 600 taacattcat ataactgacc aattatattg gtatacagaa aaaaagaatt gtatttgttt 660 ttttcacatt ttagtaaatc tcattttttt ctttctaaat tatgattaat atgaaaatta 720 aaatagaaag tgacatgtcc ttattttaac tccttttatt tcattcattg gtttaatgtt 780 atttacctaa ggatactaat cattggtttt tgaaagataa caataaaaat tcattccaaa 840 catgtggtgc aattatatat aattacaaag tggatagagt atagaactac aaaatggata 900 gagtttagtt ataacaacta atttaaaaaa gtgttcattt gatagagtct aaaatcacca 960 cttacattga ctaaccccaa aaatttgtcc taaacactaa tcaatccgaa gattataaaa 1020 tgtcgacaaa gaaaataaaa taaaatagga gtctatgagt cgatggaact tatccaa cta 1080 aactttaata agaatgaacc aaactcaatt ttgtaataat atttaaaata cgtttttact 1140 ctctcccaga atatcccatc tctctgattc caattcctcc tctctctctt tcgtctctct 1200 acttcgaatt gattgtttta accgccggtg atcggagcaa actctctgac ggtgaccgcc 1260 ggtgatcatt ttttgtgaac ttcacttttg gtaagcagct ttgacttttg ttcataatcc 1320 ttcacttttc cttttcaatt ttgctttttc ctctgatctg atcttagtta ttaagctgtt 1380 gaatcgcatg atcctttctt ctctgattga ttatttctaa tccttcatgg gttttatgac 1440 gaatcgtgtc ttagggattg gttttttctg ggttgggttt ctaaatttgt tggtctaaga 1500 acagtgaaat tgttgtttca gtgatctcag attctacact tctagtgatt gaactgttat 1560 ggaaaattac aaaatatgtg gctctgcttt catttaaatt caatcatcat catctctgct 1620 acttgatgat caggtcacct tctctgtgtt ttgtaatctc cataacgtaa gagtttgttt 1680 gatattgcaa ttttgaataa gatgattagc atccaatcca atagctgatg ttgaaaccta 1740 actctgtaaa gactttaaat ttgttttctc tggctttgtg ctcgttgaag ggtaacctaa 1800 agatttgacc tttttgatcc aacacctctc tttttgtact gtaggtgtat aaagca tagt 1860 tcgttgggaa ctttttttta cagctttgga gtaactacct ttcatggttt ttggttccaa 1920 caatggggtc aaaatcattt gga 1943 <210> 3 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial sequence <400> 3 tccaaatgat tttgacccca t 21 <210> <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Artificial Sequence <400> 4 gtgttcattt gatagagtct a 21 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> < 223> Artificial sequence <400> 5 cgacggcatt aacataaacc 20

Claims (21)

서열번호: 1로 나타난 뉴클레오타이드 서열(약 1kbp)을 지니는 식물에서 기능하는 분리된 프로모터An isolated promoter that functions in a plant with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 (about 1 kbp) 서열번호: 2로 나타난 뉴클레오타이드 서열(약 2kbp)을 지니는 식물에서 기능하는 분리된 프로모터에 있어서, ⅰ) 아리비돕시스 탈리아나로부터 분리됨, ⅱ) SacI(0.12kb), BspHI(0.17kb), SauI(0.78kb) 및 SalI(1.0kb)에 대한 제한 효소 사이트를 지님, ⅲ) 서열번호: 1의 뉴클레오타이드 서열을 포함함을 특징으로 하는 분리된 프로모터In an isolated promoter functioning in a plant having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2 (about 2 kbp), i) isolated from Aribidopsis thaliana, ii) SacI (0.12 kb), BspHI (0.17 kb), SauI ( 0.78 kb) and a restriction enzyme site for SalI (1.0 kb), i) an isolated promoter characterized by comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 삭제delete 삭제delete 제 1항의 식물 프로모터와 바람직한 폴리펩타이드를 암호화하는 이형의 핵산을 포함하는 키메릭 유전자에 있어서, 상기 프로모터는 1kb 길이의 아라비돕시스 트레할로스-6-포스페이트 합성효소 3 프로모터임을 특징으로 하는 키메릭 유전자The chimeric gene comprising the plant promoter of claim 1 and a heterologous nucleic acid encoding a preferred polypeptide, wherein the promoter is a 1 kbit Arabidopsis trehalose-6-phosphate synthase 3 promoter. 제 2항의 식물 프로모터와 바람직한 폴리펩타이드를 암호화하는 이형의 핵산을 포함하는 키메릭 유전자에 있어서, 상기 프로모터는 2kb 길이의 아라비돕시스 트레할로스-6-포스페이트 합성효소 3 프로모터임을 특징으로 하는 키메릭 유전자The chimeric gene comprising the plant promoter of claim 2 and a heterologous nucleic acid encoding a preferred polypeptide, wherein the promoter is a 2kb long Arabidopsis trehalose-6-phosphate synthase 3 promoter. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 플라스미드를 포함하는 미생물에 있어서, 상기 미생물은 제 1항의 프로모터를 포함하는E.coliDH5@/pLES99010 (KCTC 0811BP로 기탁됨) 이거나 제 2항의 프로모터를 포함하는E.coliDH5@/pLES99011 (KCTC 0812BP로 기탁됨) 균임을 특징으로 하는 미생물In a microorganism comprising a plasmid, the microorganism is E. coli DH5 @ / pLES99010 comprising the promoter of claim 1 (deposited as KCTC 0811BP) or E.coli DH5 @ / pLES99011 comprising the promoter of claim 2 (KCTC 0812BP Deposited microorganisms characterized by fungi 구조물을 포함하는 미생물에 있어서, 상기 미생물은 제 1항의 프로모터를 포함하는 아그로박테리움 튜매파시엔스(Agrobacterium tumefaciens) GV3101/pLES99014 (KCTC 0813BP로 기탁됨)이거나 제 2항의 프로모터를 포함하는 아그로박테리움 튜매파시엔스 GV3101/pLES99015 (KCTC 0814BP로 기탁됨) 균임을 특징으로 하는 미생물In a microorganism comprising a construct, the microorganism is Agrobacterium tumefaciens GV3101 / pLES99014 (deposited as KCTC 0813BP) comprising the promoter of claim 1 or Agrobacterium comprising the promoter of claim 2 Microorganisms characterized by tumefaciens GV3101 / pLES99015 (deposited as KCTC 0814BP) 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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