KR100745832B1 - 1 GLIP1 gene and its protein having plant resistance to the fungus - Google Patents

1 GLIP1 gene and its protein having plant resistance to the fungus Download PDF

Info

Publication number
KR100745832B1
KR100745832B1 KR1020060017531A KR20060017531A KR100745832B1 KR 100745832 B1 KR100745832 B1 KR 100745832B1 KR 1020060017531 A KR1020060017531 A KR 1020060017531A KR 20060017531 A KR20060017531 A KR 20060017531A KR 100745832 B1 KR100745832 B1 KR 100745832B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
glip1
plant
protein
gene
seq
Prior art date
Application number
KR1020060017531A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김옥매
권순재
Original Assignee
고려대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고려대학교 산학협력단 filed Critical 고려대학교 산학협력단
Priority to KR1020060017531A priority Critical patent/KR100745832B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100745832B1 publication Critical patent/KR100745832B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8261Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield
    • C12N15/8271Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance
    • C12N15/8279Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance for biotic stress resistance, pathogen resistance, disease resistance
    • C12N15/8282Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance for biotic stress resistance, pathogen resistance, disease resistance for fungal resistance
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/64General methods for preparing the vector, for introducing it into the cell or for selecting the vector-containing host
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/70Vectors or expression systems specially adapted for E. coli

Landscapes

  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

A GLIP1(GDSL motif lipase 1) gene and its protein having plant resistance against fungi are provided to confer resistance against fungi through two different mechanisms related to direct destruction of fungi pores and activation of defense signal transfer of plant related to ethylene on a plant. The GLIP1 gene having plant resistance against fungi has the nucleotide sequence of SEQ ID NO:1. The GLIP1 protein encoded by the GLIP1 gene has the amino acid sequence of SEQ ID NO:2. The plant resistance against fungi of the GLIP1 gene or protein is conferred on a plant by treating the plant with the GLIP1 protein of SEQ ID NO:2 or transforming the plant with a vector pBI221-GLIP1 containing the GLIP1 gene of SEQ ID NO:1.

Description

식물의 곰팡이 저항성을 갖는 GLIP1 유전자 및 그 단백질{GLIP1 gene and its protein having plant resistance to the fungus}GLIP1 gene and its protein having plant resistance to the fungus

도 1은 본 발명의 GLIP1 유전자를 포함하는 식물체의 형질전환 벡터의 일례로서 pBI221-GLIP1의 유전자 지도이다.1 is a gene map of pBI221-GLIP1 as an example of a transformation vector of a plant comprising the GLIP1 gene of the present invention.

도 2는 본 발명의 GLIP1 유전자를 포함하는 대장균의 형질전환 벡터의 일례로서 pGEX-GLIP1의 유전자 지도이다.2 is a gene map of pGEX-GLIP1 as an example of a transformation vector of E. coli comprising the GLIP1 gene of the present invention.

도 3은 본 발명의 GLIP1과 다른 GLIPs와의 아미노산 서열의 정렬(alignment)을 도시한 것이다.Figure 3 shows the alignment of amino acid sequences of GLIP1 and other GLIPs of the present invention.

도 4는 본 발명의 GLIP1 단백질의 세포내 위치를 도시한 사진들이다.Figure 4 is a photograph showing the intracellular location of the GLIP1 protein of the present invention.

도 5는 본 발명의 GLIP1의 T-DNA 삽입 돌연변이체들의 그림이다.5 is a picture of T-DNA insertion mutants of GLIP1 of the present invention.

도 6은 P. syringaeA. brassicicola로 접종된 glip1 돌연변이체의 질병 발달을 도시한 것이다.6 shows disease development of glip1 mutants inoculated with P. syringae and A. brassicicola .

도 7은 본 발명의 재조합 GLIP1 단백질의 리파제 활성을 도시한 것이다.Figure 7 illustrates the lipase activity of the recombinant GLIP1 protein of the present invention.

도 8은 A. brassicicola에 대한 본 발명의 재조합 GLIP1 단백질의 항미생물 활성을 도시한 것이다.Figure 8 shows the antimicrobial activity of the recombinant GLIP1 protein of the invention against A. brassicicola .

도 9는 시스테믹 방어 응답에 본 발명의 GLIP1의 기능을 도시한 것이다.9 illustrates the function of GLIP1 of the present invention in a cystemic defense response.

본 발명은 애기장대(Arabidopsis)에서 유래된 신규 곰팡이 저항성 유전자에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 식물의 곰팡이 저항성을 갖는 GLIP1 (GDSL 모티프 리파제1) 유전자 및 그 단백질 그리고 이를 이용한 식물의 곰팡이 저항성 부여 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a novel fungal resistance gene derived from Arabidopsis , more specifically to the plant's fungal resistance GLIP1 (GDSL motif lipase 1) gene and its protein and a method for providing fungal resistance of the plant using the same It is about.

세포벽 또는 세포외 기질 (ECM)은 세포-세포 상호작용을 조절하는 활성 성분들을 포함하는 활동적인 지역이다. ECM은 성장, 발달 및 방어 응답(defense response)과 같은 다양한 생리학적 프로세스들에서 중요한 역할을 하는 분비 단백질들을 함유한다 (Showalter, (1993) Plant Cell 5, 9-23; Pennell, (1998) Curr. Opin. Plant Biol. 1, 504-510). 가장 풍부하고 많이 연구된 세포벽 단백질들은 extensins, Gly-rich 단백질, Pro-rich 단백질, solanaceous lectins 및 arabinogalactan 단백질을 포함하는 구조 단백질들이다 (Showalter, 1993). 그러나, ECM은 또한 peroxidases, invertases, proteases, mannosidases, galactosidases 및 glucanases를 포함하는 비구조 단백질들을 함유하고 있다.The cell wall or extracellular matrix (ECM) is an active area that contains active ingredients that regulate cell-cell interactions. ECM contains secretory proteins that play an important role in various physiological processes such as growth, development and defense response (Showalter, (1993) Plant Cell 5, 9-23; Pennell, (1998) Curr. Opin.Plant Biol. 1, 504-510). The most abundant and most studied cell wall proteins are structural proteins including extensins, Gly-rich proteins, Pro-rich proteins, solanaceous lectins and arabinogalactan proteins (Showalter, 1993). However, ECM also contains nonstructural proteins, including peroxidases, invertases, proteases, mannosidases, galactosidases and glucanases.

종래 식물 방어 프로세스에 참여하는 ECM 펩타이드 또는 단백질이 보고되었다. 예컨대, 식물은 항미생물(antimicrobial) 펩타이드의 패밀리들을 함유한다고 보고되었는데 (Garcia-Olmedo et al., (1998) Biopolymers 47, 479-491), 이들은 thionins, defensins, 리피드 전달 단백질, hevein- 및 knottin-유사 펩타이드, maize (Zea mays) 염기성 펩타이드 1, Impatiens balsamina 항미생물 펩타이드, snakins 및 systemins을 포함한다. 이중 Systemins는 전구체 폴리펩타이드 prosystemin으로부터 유래된 유일한 클래스의 18-아미노산 펩타이드로서 기능적으로 가장 잘 정의되었다 (Ryan et al., (2002) Plant Cell 14 (suppl.), S251-S264). 그들은 세포질막 수용체 카이네이즈 SR160와 상호작용하여 방어 신호전달을 활성화한다. 식물은 또한 곰팡이(fungal) 공격으로부터 식물을 보호하는 편재성 세포벽 단백질인 polygalacturonase-저해 단백질을 가지고 있다 (De Lorenzo and Ferrari, (2002) Curr. Opin. Plant Biol. 5, 295-299). 상기 Polygalacturonase-저해 단백질은 병원성 곰팡이가 분비하는 polygalacturonases를 직접 저해하는 동시에 방어 응답을 활성화하는 oligogalacturonides의 축적을 향상시킨다.ECM peptides or proteins have been reported that participate in conventional plant defense processes. For example, plants have been reported to contain families of antimicrobial peptides (Garcia-Olmedo et al., (1998) Biopolymers 47, 479-491), which are thionins, defensins, lipid transfer proteins, hevein- and knottin-. Similar peptides, maize (Zea mays) basic peptide 1, Impatiens balsamina antimicrobial peptides, snakins and systemins. Of these, Systemins are best defined functionally as the only class of 18-amino acid peptides derived from the precursor polypeptide prosystemin (Ryan et al., (2002) Plant Cell 14 (suppl.), S251-S264). They interact with cytoplasmic receptor kinase SR160 to activate protective signaling. The plant also has a polygalacturonase-inhibiting protein, a ubiquitous cell wall protein that protects the plant from fungal attack (De Lorenzo and Ferrari, (2002) Curr. Opin. Plant Biol. 5, 295-299). The polygalacturonase-inhibiting protein directly inhibits polygalacturonases secreted by pathogenic fungi and enhances the accumulation of oligogalacturonides that activate the defense response.

또한, 종래 곰팡이 식물 병원체가 숙주로 침입동안 식물 세포벽의 성분을 분해하기 위해 cutinases 또는 esterases와 같은 가수분해 효소를 분비한다는 것이 보고되었다. 더욱이 세포외(extracellular) 리파제(lipases)는 A. brassicicola를 포함한 병원성 박테리아 및 곰팡이 종들의 독성(virulence) 인자라고 여겨졌다 (Berto et al., (1999) FEMS Microbiol. Lett. 180, 183-189; Eddine et al., (2001) Mol. Genet. Genomics 265, 215-224). 그러나, 본 발명에서는 곰팡이 포자들이 오히려 식물-유래 리파제인 GLIP1에 의해 역공을 당할 수 있다는 것을 처음 밝혀냈다.It has also been reported that conventional fungal plant pathogens secrete hydrolytic enzymes such as cutinases or esterases to break down the components of the plant cell wall during invasion into the host. Moreover, extracellular lipases were considered to be the virulence factor of pathogenic bacteria and fungal species, including A. brassicicola (Berto et al., (1999) FEMS Microbiol. Lett. 180, 183-189; Eddine et al., (2001) Mol. Genet. Genomics 265, 215-224). However, the present invention first revealed that fungal spores can be countermeasured by the plant-derived lipase GLIP1.

본 발명에서, 우리는 배양된 애기장대 세포의 시크리톰(secretome)을 광범위하게 분석하였다. 우리는 배양 배지로 분비된 단백질들을 수집하여 2D 젤 전기영동 및 MALDI-TOF MS로 분석하였다. 식물 병원체 응답에 관여하는 분비 단백질들을 동정하기 위하여, 분리된 시크리톰에서 살리실산 (SA)-유도된 변화를 평가하였다. 2D 젤 분석은 13개의 서로다른 단백질에 해당하는 18개의 단백질 스팟이 SA 처리에 의해 상향조절되거나 하향조절된다는 것을 보여주었다. 이들 중에서, GDSL 모티프를 갖는 분비 리파제인 GDSL 리파제1 (GLIP1)을 선택하여 더욱 특성화하였다. 그 결과 GLIP1가 Alternaria brassicicola와 같은 곰팡이에 대한 식물 저항성에 중요한 역할을 한다는 것을 밝혀냄으로써 본 발명을 완성하였다.In the present invention, we have extensively analyzed the secretome of cultured Arabidopsis cells. We collected proteins secreted into the culture medium and analyzed by 2D gel electrophoresis and MALDI-TOF MS. In order to identify secreted proteins involved in plant pathogen response, salicylic acid (SA) -induced changes in isolated secretions were evaluated. 2D gel analysis showed that 18 protein spots corresponding to 13 different proteins were upregulated or downregulated by SA treatment. Among them, GDSL lipase 1 (GLIP1), a secretory lipase with a GDSL motif, was selected for further characterization. As a result, the present invention was completed by revealing that GLIP1 plays an important role in plant resistance to molds such as Alternaria brassicicola .

따라서, 본 발명의 주된 목적은 애기장대에서 유래된 신규 곰팡이 저항성 GLIP1 유전자 및 그 단백질을 제공하는데 있다.Therefore, the main object of the present invention is to provide a novel fungal resistant GLIP1 gene and its protein derived from Arabidopsis.

본 발명의 다른 목적은 상기 GLIP1 유전자 및 그 단백질를 이용한 식물의 곰팡이 저항성 조성물 및 저항성 부여 방법에 관한 것이다.Another object of the present invention relates to a fungal resistant composition of plants and a method of providing resistance using the GLIP1 gene and its protein.

본 발명의 한 양태에 따르면, 본 발명은 서열번호 2의 아미노산 서열을 코딩하는 염기서열을 포함하며 식물의 곰팡이 저항성을 갖는 GLIP1 유전자를 제공한다.According to one aspect of the invention, the present invention provides a GLIP1 gene comprising a nucleotide sequence encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 having a fungal resistance of plants.

본 발명에 있어서, 상기 GLIP1 유전자는 상기 아미노산 서열을 코딩하는 어떤 gDNA 또는 cDNA도 포함하나, 바람직하게는 서열번호 1의 염기서열을 갖는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the GLIP1 gene includes any gDNA or cDNA encoding the amino acid sequence, but preferably has a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 서열번호 2의 아미노산 서열을 포함하며 식물의 곰팡이 저항성을 갖는 GLIP1 단백질을 제공한다.According to another aspect of the invention, the invention provides a GLIP1 protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and having fungal resistance of plants.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 서열번호 2의 아미노산 서열을 코딩하는 GLIP1 유전자 또는 그 발현 단백질을 유효성분으로 함유하는 식물의 곰팡이 저항성 조성물을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a fungal resistant composition of a plant containing the GLIP1 gene encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or an expression protein thereof as an active ingredient.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 GLIP1 유전자는 식물체 형질전환 벡터에 삽입되어 있는 것을 특징으로 한다.In the present invention, preferably, the GLIP1 gene is inserted into a plant transformation vector.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 GLIP1 단백질은 대장균에서 발현되는 재조합 단백질인 것을 특징으로 한다.In the present invention, preferably, the GLIP1 protein is a recombinant protein expressed in E. coli.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 식물의 곰팡이 저항성은 곰팡이 포자의 직접적인 파괴와 에틸린(ethylene) 관련 시스테믹 저항성 신호전달에 의해 달성되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, preferably, the fungal resistance of the plant is achieved by direct destruction of the fungal spores and by signaling of ethylene related cystemic resistance.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 서열번호 2의 아미노산 서열을 코딩하는 GLIP1 유전자를 식물체내에서 발현시키는 것을 포함하는 식물의 곰팡이 저항성 부여 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a method for imparting fungal resistance to a plant comprising expressing in a plant a GLIP1 gene encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 GLIP1 유전자를 포함하는 벡터로 식물체를 형질전환시키는 것을 특징으로 하나, 이에 한정되지는 않으며, 상기 식물체의 기존 GLIP1 유전자의 전사를 상향조절(up-regulate)하여 발현을 증가시키는 것을 포함한다.In the present invention, preferably, the plant is transformed into a vector containing the GLIP1 gene, but is not limited thereto. Expression is expressed by up-regulating transcription of the existing GLIP1 gene of the plant. It includes increasing.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 서열번호 2의 아미노산 서열을 갖는 GLIP1 단백질을 식물체에 처리하는 것을 포함하는 식물의 곰팡이 저항성 부여 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a method for imparting fungal resistance to a plant comprising treating the plant with a GLIP1 protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 서열번호 2의 아미노산 서열을 코딩하는 GLIP1 유전자를 포함하는 식물체의 형질전환 벡터를 제공한다.According to another aspect of the invention, the invention provides a transformation vector of a plant comprising the GLIP1 gene encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.

본 발명에 있어서, 상기 식물체의 형질전환 벡터는 본 발명의 GLIP1 유전자를 도입된 식물체내에서 일시적으로 발현시킬 수 있는 트랜젼트 발현(transient expression) 벡터일 수도 있으나, 바람직하게는 본 발명의 GLIP1 유전자를 도입된 식물체에서 영구적으로 발현시킬 수 있는 바이너리(binary) 벡터인 것이 좋다.In the present invention, the transforming vector of the plant may be a transient expression vector capable of temporarily expressing the GLIP1 gene of the present invention in the introduced plant, but preferably the GLIP1 gene of the present invention. It is preferable to be a binary vector that can be permanently expressed in the introduced plant.

본 발명에 이용될 수 있는 바이너리 벡터는 A. tumefaciens의 Ti 플라스미드와 함께 존재시 식물체를 형질전환시킬 수 있는 T-DNA의 BR과 BL을 함유하는 어떤 바이너리 벡터도 될 수 있으므로, 예컨대, pGA 계열, pCG 계열, pCIT 계열, pGPTV 계열, pBECK2000 계열, BiBAC 계열, 및 pGreen 계열 벡터 등을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 당업계에서 용이하게 입수가능한 pBI 계열 (Clontech, 미국)을 사용하는 것이 좋다.The binary vector that can be used in the present invention can be any binary vector containing BR and BL of T-DNA capable of transforming plants when present with Ti plasmid of A. tumefaciens, eg, pGA series, Although pCG series, pCIT series, pGPTV series, pBECK2000 series, BiBAC series, and pGreen series vectors can be used, it is preferable to use the pBI series (Clontech, USA) which is readily available in the art.

본 발명에 이용될 수 있는 트랜전트 발현 벡터는 외래 유전자를 도입된 식물체내에서 일시적으로 발현될 수 있도록 제작된 어떤 트랜전트 발현 벡터도 될 수 있으므로, 예컨대, pBI221(Mitsuhara et al., 1996), pMG221(Maas et al., 1991), pUbiGUS(Christensen and Quail, 1996), 및 ACT1-D(McElroy et al., 1990) 등을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 당업계에서 용이하게 입수가능한 pBI221 (Clonetech, 미국)을 사용하는 것이 좋다.The transient expression vector that can be used in the present invention can be any transient expression vector designed to be transiently expressed in a plant into which a foreign gene has been introduced. For example, pBI221 (Mitsuhara et al., 1996), pMG221 (Maas et al., 1991), pUbiGUS (Christensen and Quail, 1996), and ACT1-D (McElroy et al., 1990) and the like may be used, but preferably pBI221 (Clonetech) readily available in the art. , United States) is good to use.

상기 식물체의 형질전환 벡터가 바이너리 벡터인 경우에는 Floral dip 방법 (Clough 와 Bent, 1998, The Plant Journa)에 따라 식물체를 형질전환시키고, 트랜전트 발현 벡터인 경우에는 Particle bombardment 방법 (Lacorte et al., 1997, Plant Cell Reports)에 따라 식물체를 형질전환시킬 수 있다. 본 발명의 식물체 형질전환 벡터는 쌍자엽 혹은 단자엽 식물, 유성생식 혹은 무성생식 식물에 상관없이 어떤 식물체도 형질전환시킬 수 있다.When the transformed vector of the plant is a binary vector, the plant is transformed according to the Floral dip method (Clough and Bent, 1998, The Plant Journa), and in the case of a transient expression vector, the particle bombardment method (Lacorte et al., Plants can be transformed according to Plant Cell Reports, 1997. The plant transformation vector of the present invention can transform any plant regardless of dicotyledonous or monocotyledonous, sexual or asexual reproduction plants.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 도 1의 개열지도를 갖는 pBI221-GLIP1인 것을 특징으로 하는 식물체 형질전환 벡터를 제공한다. 상기 벡터의 모벡터는 E. coli phagemid vector pBI221로서 일반 식물체의 발현 프로모터인 CaMV 35S 프로모터를 가지고 있다.In the present invention, preferably, the plant transformation vector, characterized in that pBI221-GLIP1 having a cleavage map of FIG. The parent vector of the vector is the E. coli phagemid vector pBI221, which has a CaMV 35S promoter, which is an expression promoter of a general plant.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 서열번호 2의 아미노산 서열을 코딩하는 GLIP1 유전자를 포함하는 대장균의 형질전환 벡터를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a transformation vector of Escherichia coli comprising the GLIP1 gene encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.

본 발명에 있어서, 대장균의 형질전환 벡터는 E,coli에서 발현될 수 있는, 예컨대 GST gene fusion system인 pGEX 계열 벡터 (Amersham Biosciences)와 같은 종래의 어떤 형질전환 벡터도 포함하나, 바람직하게는 도 2의 개열지도를 갖는 pGEX-GLIP1인 것을 특징으로 한다. 상기 벡터는 IPTG에 의해 발현이 유도되는 tac 프로모터와 정제를 위한 GST tag을 가지고 있다.In the present invention, the E. coli transformation vector includes any conventional transformation vector such as pGEX family vector (Amersham Biosciences), which can be expressed in E. coli, for example, GST gene fusion system. PGEX-GLIP1 having a cleavage map of? The vector has a tac promoter in which expression is induced by IPTG and a GST tag for purification.

본 발명에서는 프로테오믹(proteomic) 방법을 사용하여 애기장대의 시크리톰(secretome)을 분석하여 세포 생물학의 다방면에 관여하는 분비 단백질들을 동정하였다. 다음 살리실산(salicylic acid)에 대한 애기장대 스크리톰의 변화를 조사하여, 병원균(pathogen) 응답에 관여하는 여러 단백질을 동정하였다. 그들중 하나인 GDSL 리파제1 (GLIP1)으로 명명된 GDSL-유사 모티프를 갖는 분비 리파제(lipase)에 대하여 질병 저항성에 대한 그것의 기능을 더욱 특성화하였다. glip1 (돌연변이) 식물은 부모 야생형 식물에 비해 괴사성(necrotrophic) 곰팡이(fungus) Alternaria brassicicola에 의한 감염에 현저히 더 민감하였다. 재조합 GLIP1 단백질을 리파제 활성뿐만 아니라 곰팡이 포자 자체를 직접 파괴하는 항미생물 활성도 가지고 있다. 더욱이, 상기 glip1 돌연변이체를 재조합 GLIP1 단백질로 전처리하면 주변 및 말단 잎들에서 A. brassicicola-유도된 세포 사멸이 저해되기 때문에, GLIP1은 A. brassicicola로 감염되었을때 식물의 시스테믹(systemic) 저항성 신호전달을 개시하였다. 또한, glip1 돌연변이체는 방어- 및 에틸렌(ethylene)-관련된 유전자들의 변화된 발현을 보여주었다. GLIP1 전사는 에틸렌 방출제인 에테폰(ethephon)에 의해 증가되었으나 살리실산이나 자스몬산에 의해서는 증가되지 않았다. 이들 결과는 GLIP1이 에틸렌 신호전달에 관여하여 식물의 A. brassicicola에 대한 저항성에 중요한 구성성분일 것이라는 것을 제시한다. 따라서, 본 발명의 GLIP1는 Alternaria brassicicola와 같은 곰팡이에 대한 식물 저항성에 중요한 역할을 한다는 것을 밝혀냈다. 이 질병 저항성은 두가지 다른 메카니즘에 의해 조절되는데, 곰팡이 포자를 직접 파괴할 뿐만 아니라 에틸렌(ethylene)과 관련된 시스테믹 저항성 신호전달을 활성화한다.In the present invention, secretory proteins involved in various aspects of cell biology were identified by analyzing secretomes of the Arabidopsis using a proteomic method. Next, by examining the change in Arabidopsis screetom for salicylic acid, several proteins involved in the pathogen response were identified. One of them, GDSL lipase 1 (GLIP1), further characterized its function on disease resistance against secretory lipases with GDSL-like motifs. glip1 (mutant) plants were significantly more susceptible to infection by necrotrophic fungus Alternaria brassicicola than parent wild type plants. Recombinant GLIP1 protein has lipase activity as well as antimicrobial activity that directly destroys the fungal spore itself. Furthermore, pretreatment of the glip1 mutant with recombinant GLIP1 protein inhibits A. brassicicola -induced cell death in peripheral and terminal leaves, so that GLIP1 is a systemic resistance signaling plant when infected with A. brassicicola . Started. In addition, the glip1 mutant showed altered expression of defense- and ethylene-related genes. GLIP1 transcription was increased by ethylene releasing agent ethephon, but not by salicylic acid or jasmonic acid. These results suggest that GLIP1 may be an important component in the resistance of plants to A. brassicicola by participating in ethylene signaling. Thus, the GLIP1 of the present invention was found to play an important role in plant resistance to fungi such as Alternaria brassicicola . This disease resistance is regulated by two different mechanisms, which not only directly destroy fungal spores, but also activate cysteine-resistant signaling associated with ethylene.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. Since these examples are only for illustrating the present invention, the scope of the present invention is not to be construed as being limited by these examples.

실시예 1: 식물 재료, 생장 조건, 그리고 처리Example 1: Plant Materials, Growth Conditions, and Treatment

애기장대 식물은 장일 조건(16시간 명처리/8시간 암처리 순환) 하에서 섭씨 23℃의 온실에서 재배되었다. 또한 식물은 Pseudomonas syringae 접종을 위해서 단 일 조건 (8시간 명처리/16시간 암처리 순환) 하에서도 재배하였는데 이는 애기장대가 Pseudomonas syringae에 대해서 나이와 관련된 저항성을 보이기 때문이다. 애기장대 Columbia-0 (목록 번호 WT-02) 생태형은 Lehle Seeds에서 구입했다. 애기장대 Columbia-6 (목록번호 CS8155) 생태형과 T-DNA가 삽입된 돌연변이 glip1-1 (SALK_037272)와 glip1-2 (SALK_130146)은 애기장대 생물학 자원 센터 (ABRC)로부터 얻었다.Arabidopsis plants were grown in a greenhouse at 23 ° C. under long-term conditions (16 hours light treatment / 8 hours dark treatment cycle). The plants were also grown under single conditions (8-hour light treatment / 16-hour dark treatment cycle) for the inoculation of Pseudomonas syringae , because Arabidopsis is age-related to Pseudomonas syringae . The Arabidopsis Columbia-0 (list number WT-02) ecotype was purchased from Lehle Seeds. Arabidopsis Columbia-6 (list No. CS8155) ecotype and T-DNA inserted mutants glip1-1 (SALK_037272) and glip1-2 (SALK_130146) were obtained from Arabidopsis Biological Resource Center (ABRC).

유합조직(callus)은 어린 식물의 자엽으로부터 생성되었고 유도 배지 (MS 배지, pH 5.8, 3% sucrose, 0.8% agar, 2 mg/L 2,4-D)에서 유도되었다. 세포 현탁 배양은 1-2 g의 유합조직을 May and Leaver (1993) Plant Physiol. 103, 621-627에 기재된 바와 같이 3% 수크로즈와 2 mg/l 2,4-D가 함유된 50 ml의 MS 배지에서 접종하면서 시작하였다. 현탁 세포들(10 ml)은 매주 50 ml의 신선한 배지에 2차 배양되었고 부드럽게 교반되었다.Callus was generated from the cotyledons of young plants and induced in induction medium (MS medium, pH 5.8, 3% sucrose, 0.8% agar, 2 mg / L 2,4-D). Cell suspension cultures were prepared using 1-2 g of callus tissue in May and Leaver (1993) Plant Physiol. Start was inoculated in 50 ml of MS medium containing 3% sucrose and 2 mg / l 2,4-D as described in 103, 621-627. Suspension cells (10 ml) were incubated in 50 ml of fresh medium each week and gently stirred.

호르몬 처리로는 salicylic acid (1 μM), methyl jasmonate (50 μM) 그리고 ethephon (1.5 mM)을 물에 녹여서 4주된 식물에 스프레이로 뿌렸다. 처리된 식물은 100 % 상대습도 하에 보관되었고 표지된 시간에 수확되었다.As hormonal treatment, salicylic acid (1 μM), methyl jasmonate (50 μM) and ethephon (1.5 mM) were dissolved in water and sprayed on 4 week old plants. Treated plants were stored under 100% relative humidity and harvested at labeled time.

Pseudomonas syringae의 접종은 다음에 기재된 바와 같이 수행되었다(Alvarez et al., (1998) Cell 92, 773-784). Pst DC3000(avrRpt2)와 Pst DC3000은 100 μg/ml rifampicin과 각각 50 μg/ml kanamycin이 들어있거나 들어있지 않은 King's B 배지에서 밤새도록 키워졌고 두 번 씻은 다음 10 mM MgCl2에 다시 섞여졌다. 4주된 식물은 2개의 첫번째 잎들의 2곳에 10 mM MgCl2나 Pst DC3000(avrRpt2) (106 colony-forming units/ml)을 20 μl씩 흡수시켰고 이어서 두번째 잎들에 20 μl의 Pst DC3000(avrRpt2) (106 colony-forming units/ml)을 다음날 흡수시켰다.Inoculation of Pseudomonas syringae was performed as described below (Alvarez et al., (1998) Cell 92, 773-784). Pst DC3000 (avrRpt2) and Pst DC3000 were grown overnight in King's B medium with or without 100 μg / ml rifampicin and 50 μg / ml kanamycin respectively, washed twice and then mixed again with 10 mM MgCl 2. Four-week-old plants absorbed 20 μl of 10 mM MgCl 2 or Pst DC3000 (avrRpt2) (106 colony-forming units / ml) in two of the two first leaves, followed by 20 μl of Pst DC3000 (avrRpt2) (106 colony) in the second leaves. -forming units / ml) were absorbed the next day.

Alternaria brassicicola의 접종은 10 μg의 포자 현탁액 방울을 4주된 식물 각각의 잎에 떨어뜨려서 수행되었다. GLIP1 단백질의 전처리로 식물은 각각의 잎의 배축 면의 한 곳에 PBS (대조군)나 GLIP1 단백질(1 μg) 10 μl를 흡수시켰고 병원균 접종 이전 24시간동안 배양했다. 접종된 식물들은 표지된 시간동안 생장실의 100% 상대습도 하에서 보관되었다. 포자의 수를 세기 위해서 10개의 잎이 수집되어 실험관 안의 0.1% tween20 5ml에서 격렬하게 흔들어졌다. 잎들을 제거하고 포자를 포함한 현탁액은 5000g에서 15분간 원심분리 되었다. 포자를 200 μl의 0.1% tween20에 다시 섞고 순서대로 희석해서 현미경으로 숫자를 세었다. Inoculation of Alternaria brassicicola was performed by dropping 10 μg of spore suspension drops onto the leaves of each of the 4 week plants. By pretreatment of GLIP1 protein, the plants absorbed 10 μl of PBS (control) or GLIP1 protein (1 μg) in one of the axial sides of each leaf and incubated for 24 hours prior to pathogen inoculation. Inoculated plants were stored under 100% relative humidity of the growing room for the labeled time. To count the spores, 10 leaves were collected and shaken vigorously in 5 ml of 0.1% tween20 in the test tube. The leaves were removed and the suspension containing spores was centrifuged at 5000 g for 15 minutes. Spores were mixed again in 200 μl of 0.1% tween20, diluted in sequence, and numbered under a microscope.

실시예 2: 분비 단백질의 준비Example 2: Preparation of Secretory Proteins

계대배양 후 현탁 배양의 시료에 0.5 mM salicylic acid를 4 일 처리하고 또 처리하지 않은 샘플을 같은 적정시기에 진공상태에서 0.2 μm의 막여과기에 통과시켜 시료의 액체배지에서 세포를 제거하였다. 모여진 배지(분비 분류단계)는 10 mM MES, pH 5.8의 완충액으로 투석하고 동결 건조한다.After subculture, the suspension culture sample was treated with 0.5 mM salicylic acid for 4 days, and the untreated sample was passed through a 0.2 μm membrane filter under vacuum at the same time to remove cells from the liquid medium of the sample. The collected medium (secretion sorting step) is dialyzed with 10 mM MES, pH 5.8 buffer and lyophilized.

실시예 3: 2D 전기영동Example 3 2D Electrophoresis

2D의 전기영동은 Lee et al. 2004 Arabidopsis. Plant Cell 16, 1378-1391의 논문에 따라서 시행하였다. 분비 단백질은 isoelectric focusing 하는 시료완충액 (7 M urea, 2 M thiurea, 4% 3-[(3-cholamidopropyl)-dimethyl ammonio]- 1-propane sulfate, 1% carrier ampholytes, 20 mM DTT, 0.001% bromophenol blue) 으로 녹이고 pH 별로 단백질을 고정시키는 스트립 (240 mm, pH 4에서 7; Amersham Bioscience)으로 수화시킨다. Isoelectric focusing을 IPGphor system 으로 320,000에서 350,000 voltage hr로 실행한다. 두번째 방향으로 젤을 전기영동 시키기 위해 12% SDS polyacrylamide gel 을 이용하였다. 전기영동을 마친 gel은 제조사(Amersham Bioscience)의 지시에 따라 silver nitrate 로 염색하였고 단백질 지도를 만들기 위해 gel을 스캔하여 ImageMaster 2D Elite software (Amersham Bioscience)로 분석하였다. 3가지의 다른 단백질 추출물에서 얻은3~5개의 gel로 각각의 조건을 분석하였다. Silver 염색의 양은 내부 기준양에 따라 표준화하였다. salicylic acid로 유도되는 변화는 student's t test로 통계분석 하였고, 그 각각의 단백질은 P<0.05 로 MALDI-TOF MS에 의해 동정하였다.Electrophoresis of 2D is described by Lee et al. 2004 Arabidopsis. Plant Cell 16, 1378-1391. Secretory protein isoelectric focusing sample buffer (7 M urea, 2 M thiurea, 4% 3-[(3-cholamidopropyl) -dimethyl ammonio]-1-propane sulfate, 1% carrier ampholytes, 20 mM DTT, 0.001% bromophenol blue ) And hydrate with a strip (240 mm, pH 4 to 7; Amersham Bioscience) to dissolve the protein at pH. Isoelectric focusing is performed with an IPGphor system at 320,000 to 350,000 voltage hr. 12% SDS polyacrylamide gel was used to electrophores the gel in the second direction. After electrophoresis, the gel was stained with silver nitrate according to the manufacturer's instructions (Amersham Bioscience), and analyzed by ImageMaster 2D Elite software (Amersham Bioscience) by scanning the gel to make a protein map. Each condition was analyzed with three to five gels from three different protein extracts. The amount of silver staining was normalized according to internal reference amount. Salicylic acid-induced changes were analyzed statistically by student's t test, and each protein was identified by MALDI-TOF MS with P <0.05.

실시예 4: MALDI-TOF MS와 데이터 탐색Example 4 Data Search with MALDI-TOF MS

펩타이드 샘플은 Lee et al., (2004) Plant Cell 16, 1378-1391에서 제시한 방법으로 준비 되어졌다. 펩타이드 질량은 MALDI-TOF MS 시스템 (Voyager-DE STR; Applied Biosystems)으로 측정되었고 그 fingerprint 데이터는 MS-Fit program을 사용하여 National Center for Biotechnology Information non-redundant database에서 일치시켰다. 분석은 mass tolerance 50 ppm, 불완전한 cleavage 1개로 설정하였다. N 말단부위의 acetylation, carbamidomethylation에 의한 Cys의 alkylation, Met의 oxidation, 그리고 N 말단부위 Gln의 pyroGlu로의 변형은 모두 가능한 변형으로 설정하였다. 분자량과 pI는 각각 10에서 200 kD과 4 에서 7로 설정하였다. 확신되어지는 단백질은 5가지 펩타이드 일치와 15%이상 서열일치, 분자 량 탐색수 103 이상일때 동일함을 확실시 하였다.Peptide samples were prepared by the method described in Lee et al., (2004) Plant Cell 16, 1378-1391. Peptide mass was measured with a MALDI-TOF MS system (Voyager-DE STR; Applied Biosystems) and the fingerprint data was matched in a National Center for Biotechnology Information non-redundant database using the MS-Fit program. The assay was set to 50 ppm mass tolerance and one incomplete cleavage. The acetylation of N-terminus, alkylation of Cys by carbamidomethylation, oxidation of Met, and modification of N-terminus Gln to pyroGlu were all possible modifications. The molecular weight and pi were set at 10 to 200 kD and 4 to 7, respectively. It was confirmed that the protein was confirmed to be identical when the five peptides matched, more than 15% sequence match, and molecular weight search number 103 or more.

실시예 5: 단백질 분석Example 5: Protein Analysis

Immunoblotting을 위하여, 단백질은 12% SDS polyacrylamide gel에 분리한 후, nitro- cellulose 막에 전기이동되었다. 막은 anti-GST, anti-AnnAt1 (Lee et al., 2004), anti-OEE2 (Yang et al., 2003), anti-cyclin D (Cho et al.,2004), 그리고 anti-myrosinase (Husebye et al., 2002) 항체로 처리되었다. Anti-myrosinase 항체는 Dr. Atle Bones에 의해서 제공되어졌고, 다른 항체들은 금호생명환경과학연구소에서 준비되었다. 항체-결합 단백질은 이차 항체에 연결된 horseradish peroxidase를 이용한 강화된 chemiluminescence system (Amersham Biosciences)에 의하여 감지되었다.For immunoblotting, proteins were isolated on 12% SDS polyacrylamide gel and electrophoresed on nitrocellulose membrane. The membranes are anti-GST, anti-AnnAt1 (Lee et al., 2004), anti-OEE2 (Yang et al., 2003), anti-cyclin D (Cho et al., 2004), and anti-myrosinase (Husebye et al. , 2002). Anti-myrosinase antibodies are described by Dr. Provided by Atle Bones, other antibodies were prepared at the Kumho Life Science Institute. Antibody-binding proteins were detected by an enhanced chemiluminescence system (Amersham Biosciences) using horseradish peroxidase linked to secondary antibodies.

실시예 6: DNA 와 RNA 분석Example 6: DNA and RNA Analysis

Genomic DNA는 분해되고, 분리되어 Hybond N+ nylon 막에 blot하였다. DNA 분석을 위해 T-DNA 의 왼쪽 border의 부분적인 염기서열을 포함하는 T-DNA 특이적인 probe가, 5'-GCTGCCTGTATCGAGTGGTGATTTTGT-3' 와 5'-TCCTTTCGCTTTCTTCCCTTCCTTTCTC-3' primer를 사용하여 PCR에 의해서 만들어졌다. hybridization은 60°C에서 16에서 24시간 동안 수행되었다. 막은 0.1% SDS를 포함한 1 x SSC (0.15 M NaCl, 0.015 M sodium citrate)에 의해 세척된 후, 0.1% SDS를 포함한 0.5 x SSC에, 그리고 마지막으로 0.1% SDS를 포함한 0.1 x SSC에 세척되었다. 밴드는 방사능 사진 촬영에 의해 시각화 되었다.Genomic DNA was digested, isolated and blotted on Hybond N + nylon membranes. For DNA analysis, T-DNA-specific probes containing partial sequences of the left border of T-DNA were made by PCR using 5'-GCTGCCTGTATCGAGTGGTGATTTTGT-3 'and 5'-TCCTTTCGCTTTCTTCCCTTCCTTTCTC-3' primers. . Hybridization was performed at 60 ° C for 16 to 24 hours. Membranes were washed with 1 x SSC with 0.1% SDS (0.15 M NaCl, 0.015 M sodium citrate), then with 0.5 x SSC with 0.1% SDS, and finally with 0.1 x SSC with 0.1% SDS. The band was visualized by radiographic photography.

RT-PCR 은 Access RT-PCR system (Promega)을 이용하여 전체 RNA 0.1 μg으 로 수행하였다. RT-PCR에 사용된 primer는 아래와 표 1과 같다.RT-PCR was performed with 0.1 μg total RNA using the Access RT-PCR system (Promega). Primers used in RT-PCR are shown in Table 1 below.

[표 1]TABLE 1

유전자gene Forward primerForward primer Reverse primerReverse primer GLIP1GLIP1 5'-CGATTGTGCACCAGCCTCATTGGTT-3'5'-CGATTGTGCACCAGCCTCATTGGTT-3 ' 5'-CAGCGCTTTGAGATTATAGGGTCC-3'5'-CAGCGCTTTGAGATTATAGGGTCC-3 ' PR-1PR-1 5'-TCGTCTTTGTAGCTCTTGTAGGTG-3'5'-TCGTCTTTGTAGCTCTTGTAGGTG-3 ' 5'-TAGATTCTCGTAATCTCAGCTCT-35'-TAGATTCTCGTAATCTCAGCTCT-3 PR-2PR-2 5'-CGTTGTGGCTCTTTACAAACAACAAAAC-3'5'-CGTTGTGGCTCTTTACAAACAACAAAAC-3 ' 5'-GAAATTAACTTCATACTTAGACTGTCGAT-3'5'-GAAATTAACTTCATACTTAGACTGTCGAT-3 ' PR-3PR-3 5'-CGGTGGTACTCCTCCTGGACCCACCGGC-3'5'-CGGTGGTACTCCTCCTGGACCCACCGGC-3 ' 5'-CGGCGGCACGGTCGGCGTCTGAAGGCTG-35'-CGGCGGCACGGTCGGCGTCTGAAGGCTG-3 PR-4PR-4 5'-GACAACAATGCGGTCGTCAAGG-3'5'-GACAACAATGCGGTCGTCAAGG-3 ' 5'-AGCATGTTTCTGGAATCAGGCTGCC-3'5'-AGCATGTTTCTGGAATCAGGCTGCC-3 ' PR-5PR-5 5'-ATGGCAAATATCTCCAGTATTCACA-3'5'-ATGGCAAATATCTCCAGTATTCACA-3 ' 5'-ATGTCGGGGCAAGCCGCGTTGAGG-3'5'-ATGTCGGGGCAAGCCGCGTTGAGG-3 ' PDF1.2PDF1.2 5'-GCTAAGTTTGCTTCCATCATCACCCTT-3'5'-GCTAAGTTTGCTTCCATCATCACCCTT-3 ' 5'-AACATGGGACGTAACAGATACACTTGTG-3'5'-AACATGGGACGTAACAGATACACTTGTG-3 ' EIN2EIN2 5'-TGCAGCTCGCATAAGCGTTGTGACTGGTA-3'5'-TGCAGCTCGCATAAGCGTTGTGACTGGTA-3 ' 5'-CGCTCTCTCCATTTAACCGAGTTAACAC-3'5'-CGCTCTCTCCATTTAACCGAGTTAACAC-3 ' EIN3EIN3 5'-GATGTTGATGAATTGGAGAGGAGGATG-3'5'-GATGTTGATGAATTGGAGAGGAGGATG-3 ' 5'-ACGTCTCTGAGGAGGATCACAGTGT-3'5'-ACGTCTCTGAGGAGGATCACAGTGT-3 ' Erf1Erf1 5'-CGGCTTCTCACCGGAATATTCTATCG-3'5'-CGGCTTCTCACCGGAATATTCTATCG-3 ' 5'-TCTCCGAAAGCGACTCTTGAACTCTCT-3'5'-TCTCCGAAAGCGACTCTTGAACTCTCT-3 ' Actin1Actin1 5'-GGCGATGAAGCTCAATCCAAACG-3'5'-GGCGATGAAGCTCAATCCAAACG-3 ' 5'-GGTCACGACCAGCAAGATCAAGACG-3'5'-GGTCACGACCAGCAAGATCAAGACG-3 '

실시예 7: 내생적인 효소활성의 분석Example 7: Analysis of Endogenous Enzyme Activity

내생적인 ADH 와 G6PDH 활성은 Ranieri et al., (1996) Physiol. Plant. 97, 381-387; Chung and Ferl, (1999) Plant Physiol. 121, 429-436에 기술된 방법에 의거 측정되었다. 단백질은 추출 완충액 (50 mM Tris, pH 8.0, and 15 mM DTT)에 의해 추출되었고, 4°C에서 15분 동안 12,000g로 원심분리 되었다. ADH를 위한 반응 혼합물은 50 mM Tris (pH 9.0), 0.867 mM NAD+, 20% ethanol 그리고 분액한 단백질 추출액을 포함하고 있다. G6PDH를 위한 반응은 86.3 mM triethanolamine (pH 7.6), 6.7 mM MgCl2, 0.37 M NADP+, 12 mM glucose-6-phosphate와 분액한 단백질 추출액에 의해 수행되었다. 340 nm에서 60초 동안 매 15초 간격으로 흡광도의 증가를 모니터 하였다. 활성은 mg의 단백질이 분당 NAD+ 또는 NADP+ 로 환원된 μmole로서 나타내었다.Endogenous ADH and G6PDH activity is described by Ranieri et al., (1996) Physiol. Plant. 97, 381-387; Chung and Ferl, (1999) Plant Physiol. It was measured according to the method described in 121, 429-436. Protein was extracted with extraction buffer (50 mM Tris, pH 8.0, and 15 mM DTT) and centrifuged at 12,000 g for 15 minutes at 4 ° C. The reaction mixture for ADH included 50 mM Tris (pH 9.0), 0.867 mM NAD +, 20% ethanol and separated protein extracts. The reaction for G6PDH was performed with protein extracts separated with 86.3 mM triethanolamine (pH 7.6), 6.7 mM MgCl 2, 0.37 M NADP +, 12 mM glucose-6-phosphate. The increase in absorbance was monitored every 15 seconds for 60 seconds at 340 nm. Activity is expressed as μmole with mg protein reduced to NAD + or NADP + per minute.

실시예 8: 세포내 GLIP1의 위치Example 8: Location of GLIP1 in Cells

GLIP1, GLIP1ΔSP(신호 펩타이드가 결여된 GLIP1), SP(신호 펩타이드 단독) 는 다음과 같은 primer를 사용하여 PCR을 통해 생성하였다.GLIP1, GLIP1ΔSP (GLIP1 lacking a signal peptide) and SP (signal peptide alone) were generated by PCR using the following primers.

GLIP1은 5'-GATCTCTAGAATGGAAAACTCTCAATTAG-3'과GLIP1 is 5'-GATCTCTAGAATGGAAAACTCTCAATTAG-3 '

5'-GATCCTCGAGATTAAGTTCAAACAGCGC-3' 5'-GATCCTCGAGATTAAGTTCAAACAGCGC-3 '

GLIP1ΔSP는 5'-GATCTCTAGAATGGACAACAATAATCTTGTA-3'과GLIP1ΔSP and 5'-GATCTCTAGAATGGACAACAATAATCTTGTA-3 '

5'-GATCCTCGAGATTAAGTTCAAACAGCGC-3'5'-GATCCTCGAGATTAAGTTCAAACAGCGC-3 '

SP는 5'-GATCTCTAGAATGGAAAACTCTCAATTAG-3'과SP is 5'-GATCTCTAGAATGGAAAACTCTCAATTAG-3 '

5'-CCGCTCGAGGACACTAGAGAGAGTATC-3'5'-CCGCTCGAGGACACTAGAGAGAGTATC-3 '

증폭된 DNA는 DNA 산물의 말단부위에 smGFP를 융합시키기 위해 CaMV의 35S 프로모터를 갖는 pBI221 vector (Clontech)의 XbaI 및 XhoI 자리에 클론하여 pBI221-GLIP1 (도 1) 등을 제조하였다. 그 결과물은 Shieh et al. (1993) Plant Physiol. 101, 353-361에 묘사된 대로 헬륨바이오 입자전달기를 통해 양파에 도입되었다. 23°C에서 12시간에서 48시간 동안 배양 후 GFP 융합단백질의 세포내 분포를 형광현미경(Olympus BX-51TRF)을 통해 확인하였다.The amplified DNA was cloned into the XbaI and XhoI sites of the pBI221 vector (Clontech) having the 35S promoter of CaMV to fuse smGFP to the distal end of the DNA product to prepare pBI221-GLIP1 (FIG. 1). The result is Shieh et al. (1993) Plant Physiol. 101, 353-361 was introduced into onions via a helium bioparticle transmitter. After incubation at 12 ° C. for 48 hours at 23 ° C., intracellular distribution of GFP fusion protein was confirmed by fluorescence microscopy (Olympus BX-51TRF).

실시예 9: 재조합 GLIP1의 정제와 리파제(lipase) 활성 분석Example 9 Purification and Lipase Activity Analysis of Recombinant GLIP1

실시예 6에서 RT-PCR로 증폭된 GLIP1 cDNA를 IPTG에 의해 발현이 유도되는 tac 프로모터와 GST tag을 갖는 pGEX 6P-1 vector (Amersham Biosciences)의 BamHⅠ와 XhoⅠ에 클론하여 재조합 벡터 pGEX-GLIP1 (도 2)을 제조하였다. GLIP1(S44A)돌연변이체는 돌연변이적인 PCR에 의해 생성되었고 primer는 다음과 같다.In Example 6, the GLIP1 cDNA amplified by RT-PCR was cloned into BamHI and XhoI of a pGEX 6P-1 vector (Amersham Biosciences) having a tac promoter and GST tag in which expression was induced by IPTG and recombinant vector pGEX-GLIP1 (Fig. 2) was prepared. The GLIP1 (S44A) mutant was generated by mutant PCR and the primers were as follows.

5'-TCGTGTTTGGAGATgCTGTGTTCGATGCTGGA-3',5'-TCGTGTTTGGAGATgCTGTGTTCGATGCTGGA-3 ',

5'-TCCAGCATCGAACACAGcATCTCCAAACACGA-3'.5'-TCCAGCATCGAACACAGcATCTCCAAACACGA-3 '.

이 생성물들은 대장균 세포 내로 도입되어 배양되었으며 이 재조합 단백질은 0.1 mM isopropyl ß-D-thiogalactopyranoside의 첨가로 인해 발현이 유도되어졌다. 이 GST-GLIP1융합단백질은 정제되어 PBS로 투석되었고, ?70°C에 보관되어졌다. 리파제 활성은 효소반응을 위해 0.5 M HEPES, pH 6.5, 1 mM substrate (p-nitrophenyl acetate or p-nitrophenyl butyrate)에 2 에서 4 ?g의 재조합단백질을 넣어 반응시켰다. 30°C에서 1시간 반응시킨 후 1시간 동안 5분 간격으로 405 nm로 흡광도를 측정하였다.These products were introduced into E. coli cells and cultured, and the recombinant protein was induced by the addition of 0.1 mM isopropyl ß-D-thiogalactopyranoside. This GST-GLIP1 fusion protein was purified, dialyzed with PBS and stored at 70 ° C. Lipase activity was reacted by adding 2 to 4 μg of recombinant protein in 0.5 M HEPES, pH 6.5, 1 mM substrate (p-nitrophenyl acetate or p-nitrophenyl butyrate) for enzymatic reaction. After 1 hour of reaction at 30 ° C., the absorbance was measured at 405 nm every 5 minutes for 1 hour.

실시예 10: 현미경 분석Example 10 Microscopic Analysis

곰팡이를 잎에 떨어뜨린 후 4일째 된 잎을 lactophenol?aniline blue에 담궈 염색하였다. Lactophenol은 phenol, acetic acid, 멸균수, glycerol을 1:1:1:2의 비율로 먼저 섞은 후 Aniline blue (0.1%)를 이 lactophenol에 1:3비율로 섞어주었다. 세포사멸은 lactophenol?trypan blue 염색법으로 탐지하였고 탈색은 chloral hydrate로 하였다. 염색된 표본은 60% glycerol에 고정하여 현미경으로 관찰하였다.After dropping the fungus on the leaves 4 days old leaves were dipped in lactophenol-aniline blue. Lactophenol was first mixed with phenol, acetic acid, sterile water, and glycerol in a ratio of 1: 1: 1: 2, and then aniline blue (0.1%) was mixed with this lactophenol in a 1: 3 ratio. Apoptosis was detected by lactophenol and trypan blue staining, and bleaching was done by chloral hydrate. The stained samples were fixed under 60% glycerol and observed under a microscope.

GLIP1의 항균활성은 0.1에서 5 ?g 재조합단백질을 10 μl 포자 현탁액 (5x105 포자/ml)에 처리하여 측정하였다. 이 샘플을 유리슬라이드 위에 올려놓고 23oC에서 24시간 동안 반응시킨 후에 광학현미경으로 관찰하였다. 곰팡이 샘플은 6시간 동안 진공상태에서 고정액 (0.1 M sodium phosphate, pH 7.0, 1% sucrose, 3% paraformaldahyde, 0.2% glutaraldehyde)으로 고정시킨 후에, 탈수, 건조과정을 거친 후 scanning 전자현미경 (S-2500 scanning electron microscope, Hitachi) 으로 관찰하였다.The antimicrobial activity of GLIP1 was determined by treating 10 μl spore suspension (5 × 10 5 spores / ml) with 0.1 to 5 μg recombinant protein. The sample was placed on a glass slide and reacted at 23 ° C. for 24 hours, followed by optical microscopy. Mold samples were fixed in a fixed solution (0.1 M sodium phosphate, pH 7.0, 1% sucrose, 3% paraformaldahyde, 0.2% glutaraldehyde) under vacuum for 6 hours, followed by dehydration and drying, followed by scanning electron microscopy (S-2500). scanning electron microscope, Hitachi).

실험결과 1: 애기장대 세포배양으로부터 분비 단백질의 분리Experimental Result 1: Isolation of Secretory Protein from Arabidopsis Cell Culture

애기장대 생태형 콜럼비아 (Col-0)로부터 세포 배양을 확립하여 배지로 분비되는 단백질들을 분리하였다. 상기 배양배지를 세포가 mid-log phase에서 활동적으로 번식하는 4일째에 수확하였다. 분리된 분비 단백질들을 세포벽 단백질 myrosinase myrosinase (Husebye et al., 2002), 세포질 단백질 glutathione S-transferase (GST) 및 cyclin D, 세포질 및 막 단백질 annexin1 (AnnAt1), 및 엽록체 단백질 oxygen-evolving enhancer protein2 (OEE2)에 특이적인 항체를 사용하여 단백질 젤 블롯 분석에 의해 비분비형 단백질의 오염에 대해 시험하였다. 세포외 단백질 myrosinase가 분비 분획에서 대부분 발견된 반면, 다른 것들은 배타적으로 배양 세포(즉, 비분비 분획)에서만 검출되었다. 배양 배지의 오염 배제를 확인항기 위해, 우리는 분리된 배지 및 유합조직(callus) 분획에서 세포질 마커 효소 활성, 즉 alcohol dehydrogenase (ADH) 및 glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH)의 활성을 측정하였다. 상기 효소 활성은 세포에서는 높았으나 배지에서는 검출되지 않았다. 이들 데이터는 배양배지에서 준비된 시크로톰(secretome)이 본질적으로 비분비 단백질로 오염되지 않았다는 것을 가리킨다. Cell cultures were established from Arabidopsis ecological Columbia (Col-0) to isolate proteins secreted into the medium. The culture medium was harvested on day 4 when cells actively reproduced in the mid-log phase. The secreted proteins were isolated from cell wall protein myrosinase myrosinase (Husebye et al., 2002), cytoplasmic protein glutathione S-transferase (GST) and cyclin D, cytoplasmic and membrane protein annexin1 (AnnAt1), and chloroplast protein oxygen-evolving enhancer protein2 (OEE2). Antibodies were tested for contamination by protein gel blot analysis using antibodies specific to). Extracellular protein myrosinase was found mostly in the secreted fractions, while others were exclusively detected in cultured cells (ie, non-secreted fractions). To confirm contamination exclusion of the culture medium, we measured the cytoplasmic marker enzyme activity, ie, alcohol dehydrogenase (ADH) and glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH), in the isolated medium and callus fraction. The enzyme activity was high in the cells but not detected in the medium. These data indicate that the secretome prepared in the culture medium was not essentially contaminated with nonsecretory proteins.

실험결과 2: 살리실산(SA)-응답성 분비 단백질들의 동정Experimental Result 2: Identification of Salicylic Acid (SA) -Responsive Secretion Proteins

병원체(pathogen) 응답에 관련된 분비 단백질들을 동정하기 위하여, 방어 신호전달에 관여하는 식물 호르몬인 SA(Durner et al., (1997) Trends Plant Sci. 2, 266-274)에 응답하는 애기장대 시크리톰의 변화를 분석하였다. 애기장대 세포 배양 물을 비처리하거나 2시간동안 0.5mM SA로 처리한 후, 배양배지를 수집하고 비교(comparative) 2D 젤 전기영동으로 분석하였다. 은(silver)-염색된 2D 젤상에서 단백질 스팟들을 검출하였다. 비처리된 대조군 배지에 비해 SA-처리된 배지에서 강도가 변화된 단백질 스팟들을 정량적으로 분석하였다. 3번의 독립적인 실험을 수행하였으며, 오직 2배이상의 변화가 재현되는 스팟들만을 선택하였다. 18개 단백질 스팟들을 선택하여 MALDI-TOF MS 분석을 수행하여 단백질을 동정하였다 (표 2).To identify secretory proteins involved in pathogen response, Arabidopsis cryptome responds to SA (Durner et al., (1997) Trends Plant Sci. 2, 266-274), a plant hormone involved in defense signaling. The change of was analyzed. Arabidopsis cell cultures were either untreated or treated with 0.5 mM SA for 2 hours, then the culture medium was collected and analyzed by comparative 2D gel electrophoresis. Protein spots were detected on silver-stained 2D gels. Protein spots with varying intensity in SA-treated media compared to untreated control media were quantitatively analyzed. Three independent experiments were performed and only spots with more than two times the change were reproduced. MALDI-TOF MS analysis was performed with 18 protein spots selected to identify proteins (Table 2).

[표 2] 애기장대 세포배양에서 분비된 SA-응답성 단백질들의 동정Table 2 Identification of SA-responsive Proteins Secreted in Arabidopsis Cell Culture

Figure 112006013175254-pat00001
Figure 112006013175254-pat00001

동정된 단백질들은 13개 서로다른 단백질에 해당되었으며, 몇몇은 복수 스팟 으로 존재하였는데 이는 그들이 번역후(posttranslational) 변형을 거친다는 것을 제시한다. 13 단백질들 중에서, 3개가 단백질 이름 또는 공지된 기능을 가졌으나, 10개는 애기장대 게놈 데이터베이스에서 신규 또는 비공지 단백질로 나타났다. 이들 비공지 단백질들을 다음 단백질 패밀리 및 도메인 데이터베이스인 Prosite (http://ca.expasy.org/tools/#pattern)에서 스캔하여 추가적으로 기능적 모티프를 할당하였다 (즉, 자칼린-관련 단백질, Leu-리치 반복, 및 esterase/lipase/thioesterase의 활성부위; 표 2).The identified proteins corresponded to 13 different proteins, some with multiple spots, suggesting that they undergo posttranslational modifications. Of the 13 proteins, three had a protein name or known function, but ten appeared new or unknown proteins in Arabidopsis genome databases. These unknown proteins were then scanned in Prosite (http://ca.expasy.org/tools/#pattern), a protein family and domain database, to assign additional functional motifs (ie, the jacalin-associated protein, Leu-Rich). Repeat, and active site of esterase / lipase / thioesterase; Table 2).

실험결과 3: GLIP1과 다른 GLIPs의 서열 비교Experimental Result 3: Sequence Comparison of GLIP1 with Other GLIPs

표 2 중에서 GLIP1으로 명명된 GDSL 모티프 lipase/hydrolase-유사 단백질 (스팟 119)을 선택하여 더 분석을 하였는데, 그 이유는 아직까지 식물 유래 분비 리파제가 병원체 응답에 관여한다고 보고된 적이 없기 때문이다. 애기장대 게놈 데이터베이스의 BLAST 서치에서, 6개의 추가적 GLIP 유전자들이 동정되어 GLIP2 내지 GLIP7로 명명하였다 (도 3). 도 3은 GLIP1과 다른 GLIPs와의 아미노산 서열의 정렬(alignment)을 도시한 것이다. 서열은 ClustalW를 사용하여 정렬하였다. 신호 서열이 N 말단에 볼드체로 보이며, catalytic triad의 잔기들(Ser, Asp 및 His)이 화살표와 볼드체로 표시되었다. 리파제 시그너처 서열이 실선으로 표시되었고, GDSL-유사 모티프가 박스로 표시되었다. 배열에서 공통 기호는 다음과 같다: 별표는 모든 서열에 동일한 잔기들이고, 콜론 및 피리어드는 각각 보존 및 반보존된 치환을 가리킨다. 아미노산 서열의 비교는 GLIP1가 GLIP2, GLIP3, 및 GLIP4와 68 내지 78% 동일한 반면, 다른 GLIPs와의 상동성은 낮은 것으로 나타났다 (GLIP5, GLIP6, 및 GLIP7와 32 내지 52% 동일). 상기 GLIPs는 GDSL-like motif (Brick et al., (1995) FEBS Lett. 377, 475-480) 및 signal peptide as predicted by SignalP (Nielsen et al., (1997) Protein Eng. 10, 1-6)를 갖는 신규한 리파제 유전자 패밀리를 나타낸다. 모든 7개 GLIPs는 리파제 및 에스터라제 패밀리에 보존된 Ser, Asp 및 His의 catalytic triad를 가지고 있다. 상기 GLIPs의 또 다른 특징은 전통적 리파제 시그너처(signature) 서열인 GxSxG가 GxSxxxxG로 대체되어 있으며 그것이 GDSL motif (Brick et al., 1995)와 중첩되어 있다는 것이다. Further analysis was performed by selecting the GDSL motif lipase / hydrolase-like protein (spot 119) named in Table 2, since no plant-derived secretory lipase has been reported to be involved in the pathogen response yet. In the BLAST search of Arabidopsis genome database, six additional GLIP genes were identified and named GLIP2 through GLIP7 (FIG. 3). 3 shows the alignment of amino acid sequences of GLIP1 with other GLIPs. The sequence was aligned using ClustalW. The signal sequence is shown in bold at the N terminus, and residues of the catalytic triad (Ser, Asp and His) are shown in arrows and bold. Lipase signature sequences are indicated by solid lines and GDSL-like motifs are indicated by boxes. The common symbols in the sequence are as follows: Asterisks are identical residues in all sequences, and colon and period indicate conserved and semiconserved substitutions, respectively. Comparison of amino acid sequences showed that GLIP1 was 68-78% identical to GLIP2, GLIP3, and GLIP4, while having low homology with other GLIPs (32-52% identical with GLIP5, GLIP6, and GLIP7). The GLIPs include GDSL-like motif (Brick et al., (1995) FEBS Lett. 377, 475-480) and signal peptide as predicted by Signal P (Nielsen et al., (1997) Protein Eng. 10, 1-6). A novel lipase gene family with All seven GLIPs have catalytic triads of Ser, Asp and His preserved in lipase and esterase families. Another feature of the GLIPs is that the traditional lipase signature sequence GxSxG is replaced by GxSxxxxG and it overlaps with the GDSL motif (Brick et al., 1995).

실험결과 4: GLIP1의 세포내 위치Experimental Result 4: Intracellular Location of GLIP1

GLIP1의 세포내 위치를 조사하기 위해, cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S 프로모터 제어하에 발현되는 GLIP1에 용해성 변형된 녹색 형광 단백질(smGFP)를 융합시켰다. 전장 GLIP1, 신호 펩타이드가 결여된 GLIP1 (GLIP1DSP) 및 신호 펩타이드 단독 (SP)의 smGFP 융합 구조체를 양파 (Allium cepa)의 상피세포에 도입하였다. 24 시간 배양 후, smGFP으로부터의 형광을 형광현미경으로 검사하였다 (도 4). 도 4는 GLIP1 단백질의 세포내 위치를 도시한 사진들이다. GFP 융합 구조체를 입자전달기에 의해 양파 상피세포내로 도입하였다. 융합 단백질의 발현은 CaMV 35 프로모터로 유도하였다. 밝은 필드(왼쪽)와 형광 이미지(오른쪽)이 보여진다. 융합 구조체의 개략구조가 각 패널의 밑에 보여진다. (A) GFP 대조군의 발현, (B) 전장 GLIP1-GFP 융합 단백질의 발현, (C) GLIP1ΔSP-GFP 융합 단백질의 발현, (D) SP-GFP 융합 단백질의 발현, (E) 1M 만니톨의 존재하에 SP-GFP의 발현 (Plasmolysis 유도됨). smGFP 대조군과 GLIP1DSP는 세포질에서 발현되었다. 그러나, GLIP1 및 SP 형광 신호는 세포간극(intercellular space)에 명확히 위치되었으며, 이는 신호 서열이 GLIP1의 분비를 이끈다는 것을 가리킨다. GLIP1의 형광이 세포간극에 국한되는 것과 달리, SP는 확산 패턴을 나타냈다. 세포간 위치는 세포벽으로부터 세포질을 떨어뜨려서 서로 구별가능케 하는 plasmolysis를 유도하는 만니톨의 존재에 의해 분명해졌다 (도 4E). 이들 결과는 GLIP1가 세포벽 또는 세포외 공간으로 분비된다는 것을 보여주는 프로테오믹 데이터와 일치한다. To investigate the intracellular location of GLIP1, soluble modified green fluorescent protein (smGFP) was fused to GLIP1 expressed under the control of the cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter. The smGFP fusion construct of full length GLIP1, GLIP1 lacking signal peptide (GLIP1DSP) and signal peptide alone (SP) was introduced into epithelial cells of onion (Allium cepa). After incubation for 24 hours, fluorescence from smGFP was examined by fluorescence microscopy (FIG. 4). Figure 4 is a photograph showing the intracellular location of the GLIP1 protein. GFP fusion constructs were introduced into onion epithelial cells by particle transfer. Expression of the fusion protein was induced with the CaMV 35 promoter. The bright field (left) and the fluorescence image (right) are shown. The schematic structure of the fusion structure is shown at the bottom of each panel. (A) expression of GFP control, (B) expression of full-length GLIP1-GFP fusion protein, (C) expression of GLIP1ΔSP-GFP fusion protein, (D) expression of SP-GFP fusion protein, (E) in the presence of 1M mannitol Expression of SP-GFP (Plasmolysis Induced). smGFP control and GLIP1DSP were expressed in the cytoplasm. However, GLIP1 and SP fluorescence signals were clearly located in the intercellular space, indicating that signal sequences lead to the secretion of GLIP1. Whereas the fluorescence of GLIP1 was localized in the cell gap, SP showed a diffusion pattern. The intercellular location was evident by the presence of mannitol, which induces plasmolysis that distinguishes each other by dropping the cytoplasm from the cell wall (FIG. 4E). These results are consistent with proteomic data showing that GLIP1 is secreted into the cell wall or extracellular space.

실험결과 5: GLIP1 T-DNA 삽입 돌연변이체의 분리Experimental Result 5: Isolation of GLIP1 T-DNA Insertion Mutant

GLIP1의 in vivo 기능을 분석하기 위해, T-DNA 삽입 돌연변이에 대해 Salk Institute insertion sequence database를 서치하여 T-DNA 삽입체가 각각 제5 엑손과 제2 인트론에 있는 두개의 alleles, glip1-1glip1-2를 얻었다 (도 5A). 돌연변이 씨앗은 원래 3:1의 분리비율로 단일 T-DNA 삽입에 대해 heterozygous이었다. Homozygous 라인은 다음 세대에서 분리하였다. T-DNA 삽입의 정확한 위치를 결정하기 위해, GLIP1 유전자와 T-DNA 접합부(junction)의 게놈 DNA 단편을 증폭하여 서열결정하였다 (도 5A). DNA 젤 스팟 분석으로 이들 라인이 단일 T-DNA 삽입체를 함유한다는 것을 결정하였다 (도 5B). 또한, homozygous 돌연변이체가 GLIP1 전사체를 발현하지 않는다는 것도 증명하였다 (도 5C). 정상 성장 조건에서, glip1 식물체는 Col-0와 유사한 성장을 보였다 (데이타 미도시). 도 5는 GLIP1의 T-DNA 삽입 돌연변이체들의 그림이다. (A) GLIP1의 게놈 구조와 glip1 돌연변이체에서 T-DNA 삽입의 위치이다. 화살표는 T-DNA 삽입의 위치(삼각형)를 가리킨다. 게놈 GLIP1 DNA는 엑손(검정색) 및 인트론(백색)으로 나타난다. T-DNA 순서는 좌측 경계 (LB)와 우측 경계(RB)로 표시된다. 숫자는 게놈 GLIP1 DNA에서의 뉴클레오티드를 의미한다. (B) Col-0 및 glip1 식물체에서 T-DNA 삽입의 DNA 젤 블롯 분석 사진이다. 게놈 DNA를 EcoRI(E) 및 HindIII(H)로 분해하고, 블롯을 T-DNA 좌측 경계-특이적 DNA로 프로빙하였다. (C) Col-0 및 glip1 식물체에서 GLIP1 유전자 발현의 RNA 분석 사진이다. GLIP1 발현은 RT-PCR로 분석하였다. 총 RNA(0.1㎍)를 사용하여 GLIP1 및 Actin1(로딩 대조군) 발현을 검출하였다.In order to analyze the in vivo function of GLIP1, the Salk Institute insertion sequence database was searched for T-DNA insertion mutations so that the T-DNA inserts were found in the two alleles, glip1-1 and glip1- , in the fifth exon and the second intron, respectively. 2 was obtained (FIG. 5A). Mutant seeds were originally heterozygous for single T-DNA insertion at a 3: 1 isolation ratio. Homozygous lines were separated in the next generation. To determine the exact location of T-DNA insertion, genomic DNA fragments of the GLIP1 gene and the T-DNA junction were amplified and sequenced (FIG. 5A). DNA gel spot analysis determined that these lines contained a single T-DNA insert (FIG. 5B). It was also demonstrated that homozygous mutants do not express GLIP1 transcripts (FIG. 5C). Under normal growth conditions, glip1 plants showed similar growth as Col-0 (data not shown). 5 is a picture of T-DNA insertion mutants of GLIP1. (A) The genomic structure of GLIP1 and the location of T-DNA insertion in glip1 mutants. The arrow points to the location (triangle) of the T-DNA insertion. Genomic GLIP1 DNA is represented by exons (black) and introns (white). The T-DNA order is indicated by the left boundary (LB) and the right boundary (RB). Numbers refer to nucleotides in genomic GLIP1 DNA. (B) DNA gel blot analysis of T-DNA insertion in Col-0 and glip1 plants. Genomic DNA was digested with EcoRI (E) and HindIII (H) and blots were probed with T-DNA left border-specific DNA. (C) an RNA analysis of pictures Col-0 and GLIP1 glip1 gene expression in plants. GLIP1 expression was analyzed by RT-PCR. Total RNA (0.1 μg) was used to detect GLIP1 and Actin1 (loading control) expression.

실험결과 6: 질병 저항성에서 GLIP1의 기능Experimental Results 6: GLIP1 Function in Disease Resistance

GLIP1가 SA-응답성 분비 단백질에서 분리되었기 때문에, 우선은 glip1 돌연변이체가SA 신호전달 에 밀접하게 관련된 박테리아 병원체인 Pseudomonas syringae (Crute et al., (1994) Arabidopsis, pp 705-747)의 감염에 대해 변화된 응답을 나타내는지를 분석하였다. 유독성 Pseudomonas syringae pv tomato DC3000 (Pst DC3000)로 접종후 박테리아 성장 및 질병 증상 발달은 Col-0과 glip1 식물체 사이에 큰차이가 없었다 (도 6D). Pst DC3000로 2차 잎의 접종전에 유독성 avrRpt2 수반 Pst DC3000 [Pst DC3000 (avrRpt2)]로 1차 잎을 처리하여 시험한 결과, Col-0 및 glip1 식물체 둘다에서 시스테믹 획득 저항성(SAR)의 발달이 관찰되었다 (도 6D). 이들 결과는 GLIP1가 애기장대에서 P. syringae에 대한 저항성에 관련이 없다는 것을 제시한다.Since GLIP1 was isolated from SA-responsive secretion proteins, it was first examined for infection by the glip1 mutant, Pseudomonas syringae (Crute et al., (1994) Arabidopsis, pp 705-747), a bacterial pathogen closely related to SA signaling. It was analyzed whether it showed a changed response. Bacterial growth and disease development after inoculation with the toxic Pseudomonas syringae pv tomato DC3000 (Pst DC3000) were not significantly different between Col-0 and glip1 plants (FIG. 6D). Treatment of primary leaves with toxic avrRpt2 with Pst DC3000 [Pst DC3000 (avrRpt2)] prior to inoculation of secondary leaves with Pst DC3000 showed that the development of cystemic acquisition resistance (SAR) in both Col-0 and glip1 plants was improved. Was observed (FIG. 6D). These results suggest that GLIP1 is not related to resistance to P. syringae in Arabidopsis.

우리는 또한, 괴사성(necrotrophic) 곰팡이(fungus) A. brassicicola 로 접종 후 glip1-1, glip1-2, Col-0, 및 또 다른 콜롬비아 생태형, Col-6의 저항성 표현형을 검사하였다. 감염 사이클에서, 포자 발아이후에 잎 표면위의 발아관(germ tube)이 확장된다. hyphae의 정점에서, 곰팡이는 appressoria를 발달시켜 숙주내로 직접 침투하여 결국 조직을 콜론화한다 (McRoberts and Lennard, 1996). Col-0 및 Col-6을 A. brassicicola (Kagan and Hammerschmidt, (2002) J. Chem. Ecol. 28, 2121-2140)에 각각 저항성이고 민감한 자연의 야생형 생태형으로 사용하였다. A. brassicicola로 Col-0 야생형 식물을 접종하면 과민성 응답을 유발하여 감염부위에 국한된 작은 괴사 병변을 초래한다는 것이 알려졌다 (Thomma et al., (1999) Plant J. 19, 163-171). 우리는 또한 A. brassicicola로 접종된 Col-0가 작은 갈색 괴사 병변을 형성한다는 것을 관찰하였다 (도 6A). 이와 대조적으로, glip1-1, glip1-2, 및 Col-6 식물체는 접종위에 넓게 펼쳐진 병변을 발달시켰다 (도 6A 및 6C). lactophenol-aniline 청색 염색으로 시각화하였을때, 상기 펼쳐진 병변은 곰팡이 hyphae로 심하게 콜론화되었다 (도 6B). 더욱이, 접종 부위에서 새로 생성된 포자 개수를 결정하였을 때, 거의 새로운 포자가 형성되지 않는 Col-0과 달리, glip1 및 Col-6 잎에서 새로운 포자가 풍부하게 생성됨을 관찰하였다 (도 6C). 질병 저항성에서 glip1-1glip1-2사이에 차이가 관찰되지 않았으며, 이는 상기 관찰된 표현형이 GLIP1 유전자내로 T-DNA가 삽입된 결과라는 것을 가리킨다.We also examined the resistant phenotypes of glip1-1, glip1-2, Col-0, and another Colombian ecotype, Col-6 after inoculation with necrotrophic fungus A. brassicicola . In the infection cycle, the germ tube on the leaf surface expands after spore germination. At the apex of the hyphae, the fungus develops appressoria and penetrates directly into the host, eventually colonizing tissue (McRoberts and Lennard, 1996). Col-0 and Col-6 were used as A. brassicicola (Kagan and Hammerschmidt, (2002) J. Chem. Ecol. 28, 2121-2140), respectively, as wild-type ecotypes that are resistant and sensitive. Inoculation of Col-0 wild-type plants with A. brassicola has been shown to induce hypersensitivity responses resulting in small necrotic lesions localized at the site of infection (Thomma et al., (1999) Plant J. 19, 163-171). We also observed that Col-0 inoculated with A. brassicicola forms small brown necrotic lesions (FIG. 6A). In contrast, glip1-1 , glip1-2 , and Col-6 plants developed widespread lesions upon inoculation (FIGS. 6A and 6C). When visualized by lactophenol-aniline blue staining, the unfolded lesions were severely colonized with fungal hyphae (FIG. 6B). Moreover, when determining the number of newly generated spores at the site of inoculation, it was observed that new spores were abundantly produced in glip1 and Col-6 leaves, unlike Col-0, where little new spores were formed (FIG. 6C). No difference was observed between glip1-1 and glip1-2 in disease resistance, indicating that the observed phenotype is the result of the insertion of T-DNA into the GLIP1 gene.

도 6은 P. syringaeA. brassicicola로 접종된 glip1 돌연변이체의 질병 발달을 도시한 것이다. 4주된 식물체를 1차 및 2차 접종을 위해 20 mL의 P. syringae 박테리아 현택액 (106 콜로니형성단위 [cfu]/mL)으로 접종시키거나 (D), 10 mL의 곰팡이 포자 현탁액 (5 X 105 spores/mL) 로 접종시켰다([A] 내지 [C]). 접 종된 잎을 4일 후 떼어내어 분석하였다. 실험은 3번 반복되어 비슷한 결과를 얻었다. (A) 괴사성 병변 표현형. (B) lactophenol-aniline blue로 염색된 괴사성 병변. glip1 및 Col-6 잎상의 fungalmycelium의 형성이 현미경으로 가시화되었다. (C) 병변 직경과 새로 형성된 포자 개수의 측정. 막대 및 에러 막대는 10개 잎의 세 번 독립된 실험의 각각 평균 및 SD를 나타낸다. (D) 10 mM MgCl2 또는 Pst DC3000 (avrRpt2)로 1차 잎의 접종 1일 후 Pst DC3000로 감염된 2차 잎에 결정된 박테리아 성장. M+V, 각각 MgCl2 및 Pst DC3000로 1차 및 2차 접종; A+V, 각각 Pst DC3000 (avrRpt2) 및 Pst DC3000로 1차 및 2차 접종. 막대 및 에러 막대는 세 번 독립된 실험의 각각 평균 및 SD를 나타낸다.6 shows disease development of glip1 mutants inoculated with P. syringae and A. brassicicola . Four-week-old plants were inoculated with 20 mL of P. syringae bacterial suspension (10 6 colony forming units [cfu] / mL) for the first and second inoculations (D) or 10 mL of fungal spore suspension (5 X). 10 5 spores / mL) ([A] to [C]). Inoculated leaves were removed after 4 days and analyzed. The experiment was repeated three times, yielding similar results. (A) Necrotic lesion phenotype. (B) Necrotic lesions stained with lactophenol-aniline blue. The formation of fungalmycelium on glip1 and Col-6 leaves was visualized microscopically. (C) Measurement of lesion diameter and number of newly formed spores. Bars and error bars represent the mean and SD of three independent experiments of 10 leaves, respectively. (D) Bacterial growth determined on secondary leaves infected with Pst DC3000 1 day after seeding of primary leaves with 10 mM MgCl 2 or Pst DC3000 (avrRpt2). Primary and secondary inoculations with M + V, MgCl 2 and Pst DC3000, respectively; Primary and secondary inoculations with A + V, Pst DC3000 (avrRpt2) and Pst DC3000, respectively. Bars and error bars represent the mean and SD of three independent experiments, respectively.

실험결과 7: 재조합 GLIP1 단백질의 항미생물(antimicrobial) 활성Experimental result 7: antimicrobial activity of recombinant GLIP1 protein

GLIP1가 A. brassicicola에 대한 저항성에 필요한 리파제 활성을 가지는지를 결정하기 위해, 재조합 GLIP1 단백질을 Escherichia coli에서 발현시켰다 (도 7A). 야생형 단백질과 함께, 그 catalytic triad의 Ser-44가 Ala로 치환된 (S44A) GLIP1 돌연변이체를 준비하였다. 이들 단백질에 대해 p-nitrophenyl acetate 및 p-nitrophenyl butyrate를 기질로 사용하여 리파제 활성을 측정하였다 (도 7B). 야생형 GLIP1은 높은 활성을 나타내었으나, GLIP1(S44A) 돌연변이체는 그렇지 않았으며, 이는 GLIP1가 리파제이며 catalytic triad의 Ser-44가 가수분해 활성에 참여한다는 것을 가리킨다. 도 7은 재조합 GLIP1 단백질의 리파제 활성을 도시한 것이다. (A) 정제된 재조합 GST-GLIP1 단백질의 Coomassie blue-염색된 젤 사진이다. (B) 재조합 GLIP1 및GLIP1(S44A) 단백질 및 GST 대조군의 리파제 활성이다. 측정에서, 2 mg (open 기호) 및 4 mg (closed 기호)의 단백질을 두개의 기질, p-nitrophenyl acetate 및 p-nitrophenyl butyrate와 함께 인큐베이션시켰다. 각 데이터 포인트는 5번 독립된 측정의 평균과 SD를 나타낸다.To determine if GLIP1 has the lipase activity required for resistance to A. brassicicola , recombinant GLIP1 protein was expressed in Escherichia coli (FIG. 7A). Along with the wild-type protein, a (S44A) GLIP1 mutant was prepared in which Ser-44 of the catalytic triad was substituted with Ala. For these proteins, lipase activity was measured using p-nitrophenyl acetate and p-nitrophenyl butyrate as substrates (FIG. 7B). Wild type GLIP1 showed high activity, but GLIP1 (S44A) mutant did not, indicating that GLIP1 is a lipase and Ser-44 of the catalytic triad participates in hydrolytic activity. 7 depicts lipase activity of recombinant GLIP1 protein. (A) Coomassie blue-stained gel photograph of purified recombinant GST-GLIP1 protein. (B) Lipase activity of recombinant GLIP1 and GLIP1 (S44A) proteins and GST control. In the measurements, 2 mg (open symbol) and 4 mg (closed symbol) proteins were incubated with two substrates, p-nitrophenyl acetate and p-nitrophenyl butyrate. Each data point represents the mean and SD of five independent measurements.

GLIP1가 분비 단백질이기 때문에, 우리는 GLIP1가 직접 A. brassicicola의 병원성 활성을 저해할 수 있다고 가정하였다. 따라서, A. brassicicola에 대한 GLIP1의 항미생물 활성을 측정하였다. 곰팡이 포자를 재조합 야생형 및 돌연변이 단백질로 인큐베이션하였을때, 포자 발아가 GLIP1의 활성형에 의해 저해되었다 (도 8A 및 8B). GLIP1(S44A)는 곰팡이 성장에 거의 영향을 주지 못했다. 더욱이, 주사 전자 현미경을 관찰할 결과, GLIP1이 곰팡이 포자의 심각한 형태학적 변화를 유발한다는 것을 보여주었다 (도 8C). 이들 결과는 GLIP1가 특이적인 방법으로 곰팡이 세포벽 및/또는 세포막의 구조를 직접적으로 파괴한다는 것을 제시한다. 도 8은 A. brassicicola에 대한 재조합 GLIP1 단백질의 항미생물 활성을 도시한 것이다. 재조합 단백질을 10 mL의 포자 현탁액 (5 X 105 spores/mL)에 첨가하였다. 시료를 24 h 동안 23℃에서 인큐베이션하고 현미경으로 관찰하였다. PBS를 mock 대조군으로 사용하였다. (A) 광학현미경으로 곰팡이 포자의 발아에 대한 재조합 단백질 (5 mg)의 저해효과를 관찰하였다. (B) 발아율을 정량분석하엿다. 광학 현미경으로 (A)에서 보여진 발아 포자의 백분율을 결정하였다. 막대와 에러 막대는 각각 3번 독립된 실험의 평균 및 SD를 나타낸다. (C) GLIP1 단백질 (5 mg)로 인큐베이션된 곰팡이 포자의 주사 전자 현미경 이미지이다. 각 조건에서 5개 포자가 비슷하 결과로 관찰되 었다. PBS가 mock 대조군으로 사용되었다.Since GLIP1 is a secreted protein, we hypothesized that GLIP1 could directly inhibit the pathogenic activity of A. brassicicola . Therefore, the antimicrobial activity of GLIP1 against A. brassicicola was measured. When fungal spores were incubated with recombinant wild type and mutant proteins, spore germination was inhibited by the active form of GLIP1 (FIGS. 8A and 8B). GLIP1 (S44A) had little effect on mold growth. Furthermore, scanning electron microscopy showed that GLIP1 caused severe morphological changes of fungal spores (FIG. 8C). These results suggest that GLIP1 directly destroys the structure of the fungal cell wall and / or cell membrane in a specific way. Figure 8 depicts the antimicrobial activity of recombinant GLIP1 protein against A. brassicicola . Recombinant protein was added to 10 mL of spore suspension (5 × 10 5 spores / mL). Samples were incubated at 23 ° C. for 24 h and observed under a microscope. PBS was used as a mock control. (A) The inhibitory effect of recombinant protein (5 mg) on the germination of fungal spores was observed by light microscopy. (B) The germination rate was quantitatively analyzed. Optical microscopy determined the percentage of germinated spores shown in (A). Bars and error bars represent the mean and SD of three independent experiments, respectively. (C) Scanning electron microscopy images of fungal spores incubated with GLIP1 protein (5 mg). In each condition, five spores were observed with similar results. PBS was used as a mock control.

실험결과 8: 시스테믹(systemic) 방어 응답에서 GLIP1의 기능Experimental Result 8: GLIP1 Function in Systemic Defense Response

A. brassicicola로 접종되었을 때, Col-0은 PDF1.2, PR-3 및 PR-4와 같은 방어-관련 유전자들의 유도를 이끄는 SAR 응답을 활성화한다 (Penninckx et al., (1996) Plant Cell 8, 2309-2323; Thomma et al., (1998) PNAS USA 95, 15107-15111). 따라서, 우리는 GLIP1이 병원체 접종에 의해 식물에서 유도되는 국소(local) 및 시스테믹 방어 응답에 관여하는지를 조사하였다. A. brassicicola-접종된 식물의 잎을 trypan blue로 염색하였을때, 이 곰팡이의 시스테믹 확산과 관련된 광범위한 세포 사멸이 glip1-1의 주변 및 말단 잎에서 관찰되었으나 Col-0에서는 관찰되지 않았다 (도 9A). SAR가 유도된 Col-0에서는, 세포 사멸이 접종부위에 국한되었다. 따라서, SAR의 발현은 trypan blue-염색된 세포의 존재를 모니터링하여 결정할 수 있다. glip1-1 식물을 재조합 GLIP1 단백질로 전처리한 후, 국소 A. brassicicola 접종을 하였다 (1°p) (도 9B). 상기 전처리된 잎상의 국소 접종 (1°p)후에 다른 말단 잎에 A. brassicicola를 접종하였다 (1°). 국소 (1°p) 및 시스테믹 (1° 및 2°) 둘다의 세포사멸이 심각히 감소되었으며, 이는 감염에서 멀리 떨어진 잎에도 SAR이 유도된다는 것을 가리킨다 (도 9B). 국소 잎에서 GLIP1 단백질로 glip1-1를 전처리하면 (1°p) 다른 경우 세포사멸이 강하게 유발될 A. brassicicola로 접종된 멀리 떨어진 잎 (1°)에서 세포사멸을 시스테믹하게 저해한다는 것을 주목할 만하다. 이와 대조적으로, 국소 A. brassicicola 접종이 없는 GLIP1의 전처리 (p)는 1° 및 2° 잎 둘다의 세포사멸을 저해하지 못했다 (도 9B, 우측). 여기서, 1차 (1°) 및 2차 (2°)는 각각 접종된 및 비접종된 잎을 가리킨다. 이들 데이터는 GLIP1가 A. brassicicola로 감염되었을 때만 시스테믹 저항성 신호전달을 활성화한다는 것을 제시한다 . When inoculated with A. brassicicola , Col-0 activates SAR responses leading to the induction of defense-related genes such as PDF1.2 , PR-3 and PR-4 (Penninckx et al., (1996) Plant Cell 8 , 2309-2323; Thomma et al., (1998) PNAS USA 95, 15107-15111). Therefore, we investigated whether GLIP1 is involved in local and cystemic defense responses induced in plants by pathogen inoculation. When the leaves of A. brassicicola -inoculated plants were stained with trypan blue, extensive cell death associated with cystemic diffusion of this fungus was observed in the peripheral and terminal leaves of glip1-1 but not in Col-0 (FIG. 9A). ). In SAR-induced Col-0, cell death was localized at the site of inoculation. Thus, expression of SAR can be determined by monitoring the presence of trypan blue-stained cells. glip1-1 plants were pretreated with recombinant GLIP1 protein and then inoculated with topical A. brassicicola (1 ° p) (FIG. 9B). After topical inoculation (1 ° p) on the pretreated leaves, the other terminal leaves were inoculated with A. brassicicola (1 °). Apoptosis of both topical (1 ° p) and cystemic (1 ° and 2 °) was severely reduced, indicating that SAR was induced even in leaves far from infection (FIG. 9B). It is noteworthy that pretreatment of glip1-1 with GLIP1 protein in topical leaves (1 ° p) cystically inhibits apoptosis in distant leaves (1 °) inoculated with A. brassicicola which would otherwise strongly induce apoptosis. . In contrast, pretreatment (p) of GLIP1 without topical A. brassicicola inoculation did not inhibit apoptosis of both 1 ° and 2 ° leaves (FIG. 9B, right). Here, primary (1 °) and secondary (2 °) refer to inoculated and uninoculated leaves, respectively. These data suggest that GLIP1 activates cystemic resistance signaling only when infected with A. brassicicola .

SA, jasmonic acid (JA) 및 ethylene accumulate와 같은 신호전달분자들은 방어동안 축전되어 방어 유전자들의 조화된 발현을 개시시킨다. A. brassicicola에 대한 저항은 JA 및 ethylene의 공조 작용을 포함한다 (Dong, (1998) Curr. Opin. Plant Biol. 1, 316-323). PDF1.2, PR-3 및 PR-4는 활성화를 위해 JA 및 ethylene을 필요로 하는 반면, PR-1, PR-2 및 PR-5는 SA에 의해 유도된다 (Kunkel and Brooks, (2002) Curr. Opin, Plant Biol. 5, 325-331). 또한, 많은 유전자들(예컨대, ERF1, EIN2 및 EIN3)이 ethylene signaling에 기능을 한다고 밝혀졌다 (Wang et al., (2002) Plant Cell 14 (suppl.), S131-S151). 따라서, 우리는 A. brassicicola 처리시 Col-0 및 glip1-1에서의 GLIP1을 포함하는 이들 유전자의 발현레벨을 분석하였다. GLIP1 전사는 Col-0에서 강하게 유도되었다 (Figure 9C). 반면에 glip1-1에서 PR 유전자 발현은 다르지 않았고 PDF1.2은 덜 유도되었다. 더욱이, SA 의존성 PR 유전자들, PR-1, PR-2 및 PR-5의 기초 RNA 레벨은 Col-0보다 glip1-1에서 훨씬 더 높았다. 이들ethylene-관련 유전자들중에서, EIN2 및 EIN3이 또한 glip1-1에서 변화된 발현을 나타냈다. EIN2의 발현은 Col-0에서 억제되었으나, glip1-1에서는 A. brassicicola에 응답하여 약간 유도되었다. Col-0에서 EIN3의 증가는 glip1-1에서 감소된 발현으로 역전되었다. 이들 결과는 glip1이 ethylene 신호전달에 결함이 있다는 것을 제시한다. 또한, glip1-1에서 SA 관련된 PR 유전자들의 높은 기초 발현레벨은 SA 및 ethylene 경로가 antagonistic 방식으로 상호작용한다는 기존 보고와 일치한다 (Wang et al., 2002). 비록 A. brassicicola 감염이 PR-1을 유도하지만, 이 병원체에 대한 저항이JA/ethylene 신호전달 경로에 의존적이라고 밝혀졌다 (Penninckx et al., (1996) Plant Cell 8, 2309-2323). 놀랍게도, GLIP1은 24시간에 걸친 ethephon에 의해 강하게 유도되었다 (도 9D). 그러나, SA 및 JA로 처리시 GLIP1 발현의 약한 증가만 관찰되었다. 이들 결과는 시크리톰에서 GLIP1 단백질의 증가가 번역후(posttranslationally) (즉, 분비에 의해) 및/또는 전사적으로 조절된다는 것을 증명한다. 또한, 이들 결과는 GLIP1이 ethylene 신호전달에 관련된 저항성에 중요한 성분이라는 것을 제시한다.Signaling molecules such as SA, jasmonic acid (JA) and ethylene accumulate accumulate during defense to initiate coordinated expression of protective genes. A. Resistance to brassicicola involves the coordination of JA and ethylene (Dong, (1998) Curr. Opin. Plant Biol. 1, 316-323). PDF1.2, PR-3 and PR-4 require JA and ethylene for activation, while PR-1, PR-2 and PR-5 are induced by SA (Kunkel and Brooks, (2002) Curr Opin, Plant Biol. 5, 325-331). In addition, many genes (eg, ERF1, EIN2 and EIN3) have been shown to function in ethylene signaling (Wang et al., (2002) Plant Cell 14 (suppl.), S131-S151). Therefore, we analyzed the expression levels of these genes, including GLIP1 in Col-0 and glip1-1 upon A. brassicicola treatment. GLIP1 transcription was strongly induced at Col-0 (Figure 9C). On the other hand, PR gene expression was not different in glip1-1 and PDF1.2 was less induced. Moreover, the basal RNA levels of the SA dependent PR genes, PR-1, PR-2 and PR-5 were much higher in glip1-1 than Col-0. Among these ethylene-related genes, EIN2 and EIN3 also showed altered expression in glip1-1 . EIN2 expression was inhibited in the Col-0, the glip1-1 A. was slightly induced in response to brassicicola. Increasing EIN3 in Col-0 was reversed by decreased expression in glip1-1 . These results suggest that glip1 is defective in ethylene signaling. In addition, the high basal expression levels of SA related PR genes in glip1-1 are consistent with previous reports that the SA and ethylene pathways interact in an antagonistic manner (Wang et al., 2002). Although A. brassicicola infection induces PR-1, it has been shown that resistance to this pathogen is dependent on JA / ethylene signaling pathways (Penninckx et al., (1996) Plant Cell 8, 2309-2323). Surprisingly, GLIP1 was strongly induced by ethephon over 24 hours (FIG. 9D). However, only a slight increase in GLIP1 expression was observed upon treatment with SA and JA. These results demonstrate that the increase in GLIP1 protein in the secretome is regulated posttranslationally (ie by secretion) and / or transcriptionally. These results also suggest that GLIP1 is an important component in the resistance associated with ethylene signaling.

도 9는 시스테믹 방어 응답에 GLIP1의 기능을 도시한 것이다. 4주된 식물체를 10-mL 방울의 A. brassicicola 포자 현탁액 (5 X 105 spores/mL)로 접종하였다. (A) 및 (B)에서, 1차 (1°) 및 2차 (2°)는 각각 접종된 및 비접종된 잎을 가리킨다. 용어 1°p는 PBS 또는 GLIP1 단백질로 전처리된 다음 A. brassicicola로 접종된 잎을 가리킨다. 밑의 크게 확대(X400)된 현미경 사진은 1차 잎(1°p and 1°)의 접종부위에서 떨어진 부위의 세포 사멸을 보여준다. 이들 실험 ([A] 내지 [D])은 3번 반복하여 비스한 결과를 보여주었다. (A) lactophenol-trypan blue 염색으로 보여진 세포 사멸. 1차 및 2차 잎의 염색은 A. brassicicola로 1차 잎을 처리한 지 4일 후 실시하였다. (B) GLIP1 단백질로 전처리에 의한 glip-1 돌연변이체에서 A. brassicicola-유도된 국소 및 시스테믹 세포 사멸의 저해. 전처리를 위해, 식물의 각각의 잎의 배축 면의 한 곳에 PBS (대조군)나 GLIP1 단백질(1 μg)을 흡수시키고 1일간 인큐베이션 한 다음 A. brassicicola를 접종시켰다. 전처리된 잎상을 국소 접종 (1°p)한지 1일 후 다른 말단 잎에 A. brassicicola를 접종시켰다. 대조군(오른쪽)으로서, A. brassicicola의 국소 접종없이 GLIP1 단백질만을 전처리하였다 (p). 세포 사멸은 4일에 걸쳐 trypan blue 염색으로 모니터링하였다. (C) A. brassicicola로 감염된 Col-0 및 glip1-1 식물에서 pathogenesis- 및 ethylene-관련 유전자들의 유도. 4주된 식물체를 10-mL 방울의 포자 현탁액 (5 X 105 spores/mL)으로 접종하고, 처리한지 1일 후 수확한 것을 이용하여 총 RNA를 추출하였다. RNA 레벨은 RT-PCR 분석으로 결정하였다. Actin1을 대조군으로 사용하였다. (D) 호르몬 처리에 대한 응답에서 GLIP1 유도의 RNA 분석. SA (1 mM), methyl jasmonate (MJ; 50 mM), 및 ethylene 방출제인 ethephon (ET; 1.5 mM)을 물에 녹이고 4 주된 Col-0 식물체에 적용하였다. 총 RNAs를 처리후 표시 시간마다 분리하고 RNA 레벨을 RT-PCR 분석으로 결정하였다. Actin1을 대조군으로 사용하였다.9 shows the function of GLIP1 in the cystemic defense response. Four week plants were inoculated with 10-mL drops of A. brassicicola spore suspension (5 × 10 5 spores / mL). In (A) and (B), primary (1 °) and secondary (2 °) refer to inoculated and uninoculated leaves, respectively. The term 1 ° p refers to leaves inoculated with A. brassicicola pretreated with PBS or GLIP1 protein. A large magnified (X400) bottom photo shows cell death at the site of inoculation of primary leaves (1 ° p and 1 °). These experiments ([A] to [D]) showed the result of repeating three times. (A) Cell death shown by lactophenol-trypan blue staining. The primary and secondary leaves were stained 4 days after the primary leaves were treated with A. brassicicola . (B) Inhibition of A. brassicicola -induced local and cystemic cell death in glip-1 mutants by pretreatment with GLIP1 protein. For pretreatment, PBS (control) or GLIP1 protein (1 μg) was absorbed and incubated for 1 day in one of the hypocotyls of each leaf of the plant and then inoculated with A. brassicicola . One day after topical inoculation (1 ° p) of the pretreated leaves, the other terminal leaves were inoculated with A. brassicicola . As a control (right), only GLIP1 protein was pretreated without topical inoculation of A. brassicicola (p). Cell death was monitored by trypan blue staining over 4 days. (C) Induction of pathogenesis- and ethylene-related genes in Col-0 and glip1-1 plants infected with A. brassicicola . Four-week-old plants were inoculated with 10-mL drops of spore suspension (5 × 10 5 spores / mL) and total RNA was extracted using harvested one day after treatment. RNA levels were determined by RT-PCR analysis. Actin1 was used as a control. (D) RNA analysis of GLIP1 induction in response to hormonal treatment. SA (1 mM), methyl jasmonate (MJ; 50 mM), and ethylene releasing agent ethephon (ET; 1.5 mM) were dissolved in water and applied to 4 main Col-0 plants. Total RNAs were isolated at the indicated time post-treatment and RNA levels were determined by RT-PCR analysis. Actin1 was used as a control.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 애기장대의 배양 세포 배지에서 시크리톰의 포괄적인 분석을 하였다. 또한, 식물 방어에 참여하는 분비 단백질을 동정하기 위하여, SA 처리에 응답하여 시크리톰에 증가되거나 감소되는 단백질 축적을 측정하였다. 이들 중에서, 분비 리파제인 GLIP1의 A. brassicicola에 대응한 방어에서의 기능을 분석한 결과 GLIP1이 두개의 서로다른 방식으로, 즉, 곰팡이 포자 자체를 직접 파괴하고 식물의 방어 신호전달을 활성화함으로써 A. brassicicola 공격으로부터 식물을 보호한다는 것을 밝혀냈다. 따라서, 본 발명의 GLIP1는 곰팡이 포자를 직접 파괴할 뿐만 아니라 에틸렌(ethylene)과 관련된 시스테믹 저항성 신호전달을 활성화함으로써 원하는 식물체에 Alternaria brassicicola와 같은 곰팡이에 대한 저항성을 부여할 수 있다.As described above, in the present invention, a comprehensive analysis of the secretotom was carried out in the cultured cell medium of Arabidopsis. In addition, in order to identify secreted proteins that participate in plant defense, protein accumulation was increased or decreased in secretos in response to SA treatment. Among them, the function of defense against the A. brassicicola of secreted lipase GLIP1 was analyzed by GLIP1 in two different ways: by directly destroying the fungal spores themselves and activating the plant's defense signaling . It has been found to protect plants from brassicicola attacks. Therefore, the GLIP1 of the present invention can impart resistance to molds such as Alternaria brassicicola to desired plants by not only directly destroying mold spores but also by activating cystemic resistance signaling associated with ethylene.

서열목록 전자파일 첨부 Attach sequence list electronic file

Claims (12)

서열번호 2의 아미노산 서열을 코딩하는 염기서열로 이루어진 식물의 곰팡이 저항성을 갖는 GLIP1 (GDSL 모티프 리파제1) 유전자.GLIP1 (GDSL motif lipase 1) gene having fungal resistance of a plant consisting of a nucleotide sequence encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. 제 1항에 있어서, 서열번호 1의 염기서열을 갖는 것을 특징으로 하는 GLIP1 유전자.The GLIP1 gene according to claim 1, which has a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어지고 식물의 곰팡이 저항성을 갖는 GLIP1 단백질.GLIP1 protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and having fungal resistance of plants. 서열번호 2의 아미노산 서열을 코딩하는 GLIP1 유전자 또는 그 발현 단백질을 유효성분으로 함유하는 식물의 곰팡이 저항성 조성물.Mold resistance composition of plants containing the GLIP1 gene or its expression protein encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 as an active ingredient. 제 4항에 있어서, 상기 식물의 곰팡이 저항성은 곰팡이 포자의 직접적인 파괴와 에틸린(ethylene) 관련 시스테믹(systemic) 저항성 신호전달에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 조성물.5. The composition of claim 4 wherein the fungal resistance of the plant is achieved by direct destruction of the fungal spores and by signaling of ethylene related systemic resistance. 서열번호 2의 아미노산 서열을 코딩하는 GLIP1 유전자를 식물체내에서 발현시키는 것을 포함하는 식물의 곰팡이 저항성 부여 방법.A method for imparting fungal resistance to a plant comprising expressing in a plant a GLIP1 gene encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. 제 6항에 있어서, 상기 GLIP1 유전자를 포함하는 벡터로 식물체를 형질전환시키는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 6, wherein the plant is transformed with the vector comprising the GLIP1 gene. 서열번호 2의 아미노산 서열을 갖는 GLIP1 단백질을 식물체에 처리하는 것을 포함하는 식물의 곰팡이 저항성 부여 방법.A method for imparting fungal resistance to a plant comprising treating a plant with a GLIP1 protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. 서열번호 2의 아미노산 서열을 코딩하는 GLIP1 유전자를 포함하는 식물체의 형질전환 벡터.Transformation vector of the plant comprising the GLIP1 gene encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. 제 9항에 있어서, 도 1의 개열지도를 갖는 pBI221-GLIP1인 것을 특징으로 하는 벡터.The vector according to claim 9, which is pBI221-GLIP1 having a cleavage map of FIG. 서열번호 2의 아미노산 서열을 코딩하는 GLIP1 유전자를 포함하는 대장균의 형질전환 벡터.E. coli transformation vector comprising a GLIP1 gene encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. 제 11항에 있어서, 도 2의 개열지도를 갖는 pGEX-GLIP1인 것을 특징으로 하는 벡터.The vector according to claim 11, which is pGEX-GLIP1 having a cleavage map of FIG.
KR1020060017531A 2006-02-23 2006-02-23 1 GLIP1 gene and its protein having plant resistance to the fungus KR100745832B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060017531A KR100745832B1 (en) 2006-02-23 2006-02-23 1 GLIP1 gene and its protein having plant resistance to the fungus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060017531A KR100745832B1 (en) 2006-02-23 2006-02-23 1 GLIP1 gene and its protein having plant resistance to the fungus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100745832B1 true KR100745832B1 (en) 2007-08-02

Family

ID=38601808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060017531A KR100745832B1 (en) 2006-02-23 2006-02-23 1 GLIP1 gene and its protein having plant resistance to the fungus

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100745832B1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104894081A (en) * 2015-04-15 2015-09-09 云南师范大学 Alkaline thermal-stability SGNH family esterase EstD1 and gene thereof
CN109439677A (en) * 2018-10-31 2019-03-08 江苏大学 Purposes of the BnGLIP1 gene in enhancing disease resistance of plant
CN109777793A (en) * 2019-03-15 2019-05-21 常熟理工学院 A kind of GDSL lipase, genetic engineering bacterium and its application
CN112941050A (en) * 2021-03-22 2021-06-11 西南大学 Chimonanthus nitens GDSL lipase gene CpGLIP1 and application thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6187904B1 (en) 1991-08-29 2001-02-13 Zeneca Limited Biocidal proteins

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6187904B1 (en) 1991-08-29 2001-02-13 Zeneca Limited Biocidal proteins

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104894081A (en) * 2015-04-15 2015-09-09 云南师范大学 Alkaline thermal-stability SGNH family esterase EstD1 and gene thereof
CN104894081B (en) * 2015-04-15 2018-07-06 云南师范大学 A kind of alkalinity thermostabilization SGNH families esterase EstD1 and its gene
CN109439677A (en) * 2018-10-31 2019-03-08 江苏大学 Purposes of the BnGLIP1 gene in enhancing disease resistance of plant
CN109777793A (en) * 2019-03-15 2019-05-21 常熟理工学院 A kind of GDSL lipase, genetic engineering bacterium and its application
CN109777793B (en) * 2019-03-15 2020-12-08 常熟理工学院 GDSL lipase, genetically engineered bacterium and application thereof
CN112941050A (en) * 2021-03-22 2021-06-11 西南大学 Chimonanthus nitens GDSL lipase gene CpGLIP1 and application thereof
CN112941050B (en) * 2021-03-22 2022-09-13 西南大学 Chimonanthus nitens GDSL lipase gene CpGLIP1 and application thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Oh et al. Secretome analysis reveals an Arabidopsis lipase involved in defense against Alternaria brassicicola
Zhang et al. Constitutive expression of pathogen-inducible OsWRKY31 enhances disease resistance and affects root growth and auxin response in transgenic rice plants
KR100803174B1 (en) A Method for Producing a Stress-resistant Plant and the Plant by the Method
Zheng et al. Ustilaginoidea virens secretes a family of phosphatases that stabilize the negative immune regulator OsMPK6 and suppress plant immunity
JP2003048897A (en) Method of production for antifungal protein
KR100745832B1 (en) 1 GLIP1 gene and its protein having plant resistance to the fungus
Shams et al. Production of a recombinant dermaseptin peptide in nicotiana tabacum hairy roots with enhanced antimicrobial activity
Jung et al. Functional characterization of OsRacB GTPase–a potentially negative regulator of basal disease resistance in rice
Tian et al. Differential proteomic analysis of soluble extracellular proteins reveals the cysteine protease and cystatin involved in suspension-cultured cell proliferation in rice
US20160319301A1 (en) Methods for Increasing Resistance to Soybean Cyst Nematode in Soybean Plants
CN107446946B (en) Esterase gene for disease-resistant regulation of gramineous plants
Zhang et al. The tomato Mediator subunit MED8 positively regulates plant response to Botrytis cinerea
Sorokan et al. RNA silencing of the anionic peroxidase gene impairs potato plant resistance to Phytophthora infestans (Mont.) de Bary
JP4231865B2 (en) Pathogen-related proteins and uses thereof
Yang et al. Functional characterization of the soybean cyst nematode effector SCN-27D09 using the model plant pathogenic fungus Magnaporthe oryzae-mediated delivery system
US20130067616A1 (en) Plant Defensive Peptides
KR101043877B1 (en) Pepper defense-related, mannose-binding lectin CaMBL1 gene and disease resistant plants using the same
KR101063234B1 (en) Antifungal Proteins Isolated from Arabidopsis Thaliana
KR101256277B1 (en) The pepper cytochrome P450 gene CaCYP450A in resistance responses against microbial pathogens and transgenic disease resistant plants using the same
KR100990317B1 (en) Pepper disease resistance- and cell death-related, abscisic acid-responsive gene CaABR1 and transgenic plants using the same
KR101214690B1 (en) Pepper (Capsicum annuum) asparagine synthetase 1 (CaAS1) gene and screening method of plant disease resistance using the same
KR101250063B1 (en) Pepper DC1 domain-containing CCCH-type zinc finger gene 1 and screening method of plant disease resistance using the same
Zhang et al. Effector Cs02526 from Ciboria shiraiana induces cell death and modulates plant immunity
KR101369660B1 (en) Disease resistance-related gene capi1, and transgenic plants using the same
EP1525217B1 (en) Plant peptide with antimicrobial activity

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120615

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130711

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140818

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151026

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160718

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170707

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180702

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190715

Year of fee payment: 13