KR100780485B1 - Rice osagps1 gene or osagps2a gene and plant transformed with the same - Google Patents

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Abstract

A gene coding two small subunits of ADP-glucose pyrophosphorylase(OsAGP)S1 and OsAGPS2a controlling the starch synthesis of Oryza sativa L. is provided which is specifically located at a plastid and specifically expressed in an endosperm and a leaf tissue. A gene coding a small subunit of OsAGP derived from Oryza sativa L. is characterized in that a coding protein of each gene is specifically located at a plastid in an Oryza sativa L. cell and includes a sequence of SEQ ID : NO. 1 specifically expressed in each an endosperm and a leaf tissue. A method for preparing a transgenic Oryza sativa L. comprises the steps of: (a) transforming a Oryza sativa L. cell using a recombinant plant expression vector including the gene; and (b) redifferentiating the transgenic Oryza sativa L. plant cell into the transgenic Oryza sativa L..

Description

벼 OsAGPS1유전자 또는 OsAGPS2a유전자 및 상기 유전자로 형질전환된 식물{Rice OsAGPS1 gene or OsAGPS2a gene and plant transformed with the same}Rice Osgps1 gene or OssgPS2a gene and plant transformed with the same gene {Rice OsAGPS1 gene or OsAGPS2a gene and plant transformed with the same}

도 1은 벼와 옥수수 원형질체에서 AGP 이소형의 세포내 위치를 파악하기 위한 OsAGP::GFP 융합 단백질의 벡터지도를 나타내는 것으로,1 shows a vector map of the OsAGP :: GFP fusion protein for determining the intracellular location of AGP isoforms in rice and corn protoplasts.

A: 본 발명에 이용된 OsAGP::GFP 융합 구축물의 모식도;A: Schematic diagram of OsAGP :: GFP fusion constructs used in the present invention;

B, C: 벼의 calli에서 OsAGPS1::GFP 융합 구축물의 발현신호;B, C: expression signal of OsAGPS1 :: GFP fusion construct in rice calli;

D, E: 벼의 잎에서의 OsAGP2a::GFP 융합 구축물의 발현위치;D, E: position of expression of OsAGP2a :: GFP fusion construct in rice leaves;

F, G: 벼의 뿌리에서 OsAGP2b::GFP 융합 구축물의 발현신호;F, G: expression signal of OsAGP2b :: GFP fusion construct in rice roots;

H, I: 벼의 잎에서 OsAGPL1::GFP 융합 구축물의 발현신호;H, I: expression signal of OsAGPL1 :: GFP fusion construct in rice leaves;

J, K: 벼의 잎에서 OsAGPL2::GFP 융합 구축물의 발현신호;J, K: expression signal of OsAGPL2 :: GFP fusion construct in rice leaves;

L, M: 옥수수 원형질체에서 OsAGPL3::GFP 융합 구축물의 발현양상;L, M: expression patterns of OsAGPL3 :: GFP fusion constructs in maize protoplasts;

N, O: 옥수수 원형질체에서 OsAGPL3::GFP 융합 구축물의 발현양상.N, O: Expression patterns of OsAGPL3 :: GFP fusion constructs in maize protoplasts.

도 2는 벼의 배유와 잎에 존재하는 OsAGP 작은 서브유닛과 큰 서브유닛 이소형 사이의 시공간적 복합체 형성 모델을 나타낸 것으로,Figure 2 shows a model of spatiotemporal complex formation between OsAGP small subunit and large subunit isoforms present in the endosperm of rice and leaves.

A: 벼의 잎에 있는 엽록체에서 형성되는 OsAGPS2a(S2a)/OsAGPL3(L3) 헤테로테트라 머 복합체;A: OsAGPS2a (S2a) / OsAGPL3 (L3) heterotetramer complex formed from chloroplasts in the leaves of rice;

B: 벼의 배유생성 초기단계의 OsAGPS1(S1)/OsAGPL1(L1) 및B: OsAGPS1 (S1) / OsAGPL1 (L1) and early stages of endosperm production of rice and

OsAGPS2b(2b)/OsAGPL2(L2) 복합체;OsAGPS2b (2b) / OsAGPL2 (L2) complex;

C: 벼의 배유생성 중간단계의 OsAGPS1/OsAGPL1과 OsAGPS2b/OsAGPL2복합체.C: OsAGPS1 / OsAGPL1 and OsAGPS2b / OsAGPL2 complexes in the middle stage of endosperm production of rice.

본 발명은 각 유전자의 코딩 단백질이 벼 세포 내의 색소체에 특이적으로 위치하며, 각각 배유 및 잎 조직에서 특이적으로 발현되는 서열번호 1의 염기서열을 가지는 OsAGPS1 유전자 또는 서열번호 2의 염기서열을 가지는 OsAGPS2a 유전자로 이루어지는, 벼 유래의 ADP-글루코스 파이로포스포릴라아제(OsAGP)의 작은 서브유닛(small subunit)을 코딩하는 유전자, 상기 유전자를 포함하는 재조합 식물 발현 벡터, 상기 발현 벡터로 형질 전환된 식물, 상기 식물의 종자, 상기 유전자 산물의 세포 내 위치를 결정하는 방법, 상기 형질전환 식물의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 형질전환 식물로부터 분리된 전분에 관한 것이다.In the present invention, the coding protein of each gene is specifically located in the chromosomes in rice cells, and each has an OsAGPS1 gene or a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 specifically expressed in endosperm and leaf tissue. A gene encoding a small subunit of rice-derived ADP-glucose pyrophosphorylase (OsAGP) consisting of an OsAGPS2a gene, a recombinant plant expression vector containing the gene, and a transformed vector with the expression vector. A method for determining the intracellular location of a plant, the seed of the plant, the gene product, the method of producing the transgenic plant, and the starch isolated from the transgenic plant produced by the method.

다당류인 전분은 화학적으로 균질한 기본성분, 즉 글루코스 분자들로 제조된 중합체로 중합정도와 글루코스 사슬의 분지정도가 서로 다른 다양한 형태의 분자 복합혼합물을 구성한다. 그리고 전분은 식물의 생산기관에서 광합성의 최종산물이 되고 저장기관에서는 주 저장형태가 된다. 따라서 전분 합성에 관여하는 절차들을 완전히 이해하는 것은 벼, 옥수수, 밀 같은 곡류에서 생산성을 높이며 다양한 용도로 변형이 가능한 전분을 합성할 수 있는 식물을 제공하는 것으로 특히 중요하다. 번식방법이 다른 상기 식물을 제공할 수 있는 가능성은 재조합 DNA 기술로 전분-생성 식물의 전분 대사의 특이적인 유전적 변형에 있다. 그러나 필요한 조건은 상기 효소로 코딩되는 각 DNA 분자를 분리할 뿐만 아니라 그 유전자를 동정하는 것이다. Starch, a polysaccharide, is a polymer made from chemically homogeneous basic components, ie, glucose molecules, and constitutes various types of molecular complexes having different degrees of polymerization and branching of glucose chains. Starch is the end product of photosynthesis in the plant's production organs, and in the storage organs it is the main storage form. Therefore, it is particularly important to fully understand the procedures involved in starch synthesis, to provide plants that can synthesize starch that can be modified for a variety of uses, increasing productivity in grains such as rice, corn and wheat. The possibility of providing these plants with different breeding methods lies in the specific genetic modification of starch metabolism of starch-producing plants by recombinant DNA technology. However, the necessary condition is not only to isolate each DNA molecule encoded by the enzyme, but also to identify the gene.

식물체에서 전분의 합성은 주요 효소인 아데노신 5' 디포스페이트 글루코스 (ADP-Glc) 파이로포스포릴라아제 (AGP)에 의해 이루어진다. AGP는 글루코스-1-포스페이트 (Glc-1-P)와 아데노신 5' 트리포스페이트 (ATP)를 이용하여 ADP-Glc과 파이로포스페이트 (PPi)를 생산하는 단계를 촉매 한다. 이렇게 만들어진 ADP-Glc 는 α-1,4-글루칸 합성 동안 활성화된 글루코실 공여자(glucosyl donor)로 작용한다. The synthesis of starch in plants is accomplished by the major enzyme, adenosine 5 'diphosphate glucose (ADP-Glc) pyrophosphorylase (AGP). AGP catalyzes the production of ADP-Glc and pyrophosphate (PPi) using glucose-1-phosphate (Glc-1-P) and adenosine 5 'triphosphate (ATP). The resulting ADP-Glc acts as a glucosyl donor activated during α-1,4-glucan synthesis.

박테리아 AGP는 4개의 같은 서브유닛(subunit)으로 구성된 호모테트라머(homotetramer) 구조로 이루어진 반면 고등 식물체는 두 개의 큰 서브유닛 (LSU)과 두 개의 작은 서브유닛 (SSU)으로 구성된 헤테로테트라머(heterotetramer)를 형성하는 구조를 이룬다. 작은 서브유닛 (SSU)은 촉매작용을 하는 서브유닛이고, 큰 서브유닛 (LSU)의 기능은 잘 밝혀져 있지 않지만 촉매 작용과 조절작용 모두에 관여한다고 알려져 있다.The bacterial AGP consists of a homotetramer structure consisting of four identical subunits, while higher plants have a heterotetramer consisting of two large subunits (LSUs) and two small subunits (SSUs). ) To form a structure. Small subunits (SSUs) are catalytic subunits and the function of large subunits (LSUs) is not well understood but is known to be involved in both catalysis and regulation.

AGP 활성은 곡물 배유의 색소체가 아닌 세포질에 주로 존재하고 곡물의 다른 조직과 곡물이 아닌 다른 식물 조직에서는 색소체에 존재 한다 . 여러 연구에서 대부분의 AGP 활성이 곡물 배유의 세포질에 주로 존재하고 배유의 백색체에는 거의 존재하지 않는다는 것을 밝혔다. 옥수수의 발달하고 있는 배유에서 세포 소기관별로 분리 후 AGP 활성을 측정한 결과 단지 5%의 AGP 활성이 색소체에 존재하였고 세포질에 대부분의 활성이 존재하였다 (Denyer 등, (1996) Plant Physiol 112:779-785 ). 또한 보리 배유에서는 15%의 활성만이 색소체에 존재 하였다 (Thorbjrnsen 등 (1996a) Plant J 10: 243-2).AGP activity is mainly present in the cytoplasm, not in the chromosome of grain endosperm, and in the chromosome in other tissues of the grain and other plant tissues. Several studies have shown that most of the AGP activity is mainly in the cytoplasm of grain endosperm and rarely in the white body of endosperm. In the developing embryo of maize, AGP activity was measured after separation by organelles, indicating that only 5% of AGP activity was present in the chromosomes and most of the cytoplasm was present (Denyer et al., (1996) Plant Physiol 112: 779-). 785). In barley endosperm, only 15% of the activity was present in the plastids (Thorbjrnsen et al. (1996a) Plant J 10: 243-2).

쌀 AGP 유전자 집단은 두개의 작은 서브유닛 (SSU) 유전자, OsAGPS1과 OsAGPS2, 4개의 큰 서브유닛 (LSU) 유전자, OsAGPL1, OsAGPL2, OsAGPL3, OsAGPL4 (Akihiro 등, (2005) Plant Cell Physiol 46: 937-94; Ohdan 등, (2005) J Exp Bot 56:3229-3244; Hirose 등, (2006) Physiol Plant 128:425-435)로 구성된다. OsAGPS2는 두개의 전사체를 만드는데 이것을 각각 OsAGPS2a와 OsAGPS2b라 명명한다 (Ohdan 등, (2005) J Exp Bot 56:3229-3244). 벼에서와 마찬가지로 보리와 밀에서도 AGPS2에 대하여 두개의 전사체를 만드는 것으로 알려져 있다 (Luo 등, (1997) Z Naturforsch [C] 52:807-811).The rice AGP gene population consists of two small subunit (SSU) genes, OsAGPS1 and OsAGPS2, four large subunit (LSU) genes, OsAGPL1, OsAGPL2, OsAGPL3, OsAGPL4 (Akihiro et al., (2005) Plant Cell Physiol 46: 937- 94; Ohdan et al., (2005) J Exp Bot 56: 3229-3244; Hirose et al., (2006) Physiol Plant 128: 425-435. OsAGPS2 produces two transcripts, which are named OsAGPS2a and OsAGPS2b, respectively (Ohdan et al. (2005) J Exp Bot 56: 3229-3244). As in rice, barley and wheat are known to produce two transcripts for AGPS2 (Luo et al. (1997) Z Naturforsch [C] 52: 807-811).

이에 본 발명자들은 벼에서 전분 합성을 조절하는 효소인 AGP 단백질인 2개의 작은 서브유닛 (small subnit) 단백질 OsAGPS1 및 OsAGPS2a에 대한 유전자를 각각 분리 하고, 상기 유전자와 GFP 융합 구축물을 통하여 상기 단백질이 벼 세포 내의 색소체에 특이적으로 위치하며, 배유 및 잎 조직에서 특이적으로 발현하는 사실을 밝혔다.The present inventors have isolated the genes for the two small subunit proteins OsAGPS1 and OsAGPS2a, which are AGP proteins, enzymes that regulate starch synthesis in rice, respectively, and the protein is a rice cell through the GFP fusion construct. It has been found to be specifically located in the plastids within and to express specifically in endosperm and leaf tissue.

따라서, 본 발명의 목적은 벼 세포 내의 색소체에 특이적으로 위치하며, 배유 및 잎 조직에서 특이적으로 발현되는 벼 유래의 ADP-글루코스 파이로포스포릴라아제(OsAGP)의 작은 서브유닛(small subunit)을 코딩하는 유전자를 제공한다.Accordingly, an object of the present invention is a small subunit of rice-derived ADP-glucose pyrophosphorylase (OsAGP), which is specifically located in the plastids in rice cells and is expressed specifically in embryonic and leaf tissues. Gene is provided.

또한, 본 발명의 목적은 상기 유전자를 포함하는 재조합 식물 발현 벡터를 제공한다.It is also an object of the present invention to provide a recombinant plant expression vector comprising the gene.

또한, 본 발명의 목적은 상기 재조합 식물 발현 벡터로 형질전환된 식물 및 상기 식물의 종자를 제공한다.It is also an object of the present invention to provide a plant transformed with the recombinant plant expression vector and seeds of the plant.

또한, 본 발명의 목적은 상기 재조합 식물 발현 벡터를 이용한 상기 유전자 산물의 세포 내 위치를 결정하는 방법을 제공한다.It is also an object of the present invention to provide a method for determining the intracellular location of the gene product using the recombinant plant expression vector.

또한, 본 발명의 목적은 상기 재조합 식물 발현 벡터를 이용한 형질전환식물체의 제조 방법을 제공한다.It is also an object of the present invention to provide a method for producing a transformed plant using the recombinant plant expression vector.

또한, 본 발명의 목적은 상기 방법에 의해 제조된 형질전환 식물로부터 분리된 전분을 제공한다.It is also an object of the present invention to provide starch isolated from the transgenic plant produced by the method.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 각 유전자의 코딩 단백질이 벼 세포 내의 색소체에 특이적으로 위치하며, 각각 배유 및 잎 조직에서 특이적으로 발현되는 서열번호 1의 염기서열을 가지는 OsAGPS1 유전자 또는 서열번호 2의 염기서열을 가지는 OsAGPS2a 유전자로 이루어지는, 벼 유래의 ADP-글루코스 파이로포스포릴라아제(OsAGP)의 작은 서브유닛(small subunit)을 코딩하는 유전자를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides an OsAGPS1 gene or SEQ ID NO, which has a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, wherein the coding protein of each gene is specifically located on a plastid in a rice cell, and is specifically expressed in endosperm and leaf tissue. Provided is a gene encoding a small subunit of rice-derived ADP-glucose pyrophosphorylase (OsAGP) consisting of an OsAGPS2a gene having a nucleotide sequence of 2.

본 발명의 유전자에 의해 코딩되는 단백질은 벼 세포 내의 색소체에 특이적으로 위치하며, OsAGPS1는 배유 조직에서 특이적으로 발현되며, OsAGPS2a는 잎 조직에서 특이적으로 발현되는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 유전자 표기에서 Os는 벼(Oryza sativa L.)를 나타내며, AGP는 ADP-글루코스 파이로포스포릴라아제를 나타내며, S는 작은 서브유닛을 나타낸다.The protein encoded by the gene of the present invention is specifically located in the plastids in rice cells, OsAGPS1 is specifically expressed in the embryonic tissue, OsAGPS2a is characterized in that it is specifically expressed in the leaf tissue. In the genetic notation of the present invention, Os represents rice (Oryza sativa L.), AGP represents ADP-glucose pyrophosphorylase, and S represents small subunits.

벼의 게놈 (IRGSP, 2005)의 BLAST 서칭을 통하여 2개의 작은 서브유닛 (SSU) (OsAGPS1과 OsAGPS2)과 네 개의 큰 서브유닛 (LSU) (OsAGPL1, OsAGPL2, OsAGPL3, and OsAGPL4), 총 여섯 개의 AGP 유전자를 분리하였다 (표 1 참조). 본 연구에서 AGP 유전자들은 [Ohdan 등, (2005) J Exp Bot 56:3229-324] 과 [Hirose 등, (2006) Physiol Plant 128:425-43]의 명명법에 따라 명명하였다.Through the BLAST search of the rice genome (IRGSP, 2005), two small subunits (SSU) (OsAGPS1 and OsAGPS2) and four large subunits (LSU) (OsAGPL1, OsAGPL2, OsAGPL3, and OsAGPL4), a total of six AGPs Genes were isolated (see Table 1). In this study, AGP genes were named according to the nomenclature of [Ohdan et al. (2005) J Exp Bot 56: 3229-324] and [Hirose et al. (2006) Physiol Plant 128: 425-43].

벼의 배유에서는 AGP 활성이 주로 세포질에 있다고 알려져 있다. 또한 잎에서 전분 합성은 색소체의 AGP 활성에 의해 조절된다고 알려져 있다. 잎과 종자에서 전분합성을 하기 위해 중요한 OsAGP 서브유닛이 어떤 것인지 알아보기 위하여 첫 번째로 모든 OsAGP 서브유닛의 세포내 위치를 추적하기로 하였다.In rice endosperm, AGP activity is known to be mainly in the cytoplasm. It is also known that starch synthesis in leaves is regulated by the AGP activity of the plastids. To determine which OsAGP subunits are important for starch synthesis in leaves and seeds, we first track the intracellular locations of all OsAGP subunits.

OsAGPS2a 와 OsAGPS2b는 첫 번째 엑손에 해당하는 단백질 서열만 틀리고 나머지 열 번째까지의 엑손은 모두 같았다. 타깃P 프로그램을 사용하여 분석한 결과 OsAGPS2a는 N-말단기에 트랜지트 펩타이드 부위를 가지고 있는 반면 OsAGPS2b는 그렇지 않았다 (Emanuelsson 등, (2000) J Mol Biol 300:1005-101, http://www.cbs.dtu.dk/services/TargetP). OsAGPS2a는 이미 밝혀진 OsAGPS1의 트랜지트 펩타이드 부위와 유사하다 (Sikka 등, (2001) Plant Sci 161: 461-46; 데이터 미제시). 이러한 발견은 서로 다른 엑손 1을 사용함으로써 OsAGPS2유전자는 두개의 단백질을 발현하게 되고 이것은 서로 다른 세포질 위치를 가지는 것을 가능하게 한다. 큰 서브유닛(LSU) 이소형 중 OsAGPL1, OsAGPL3, OsAGPL4의 N-말단기 부위는 트랜지트 펩타이드를 가지고 있다고 생각되어진다. OsAGPL2는 트랜지트 펩타이드를 가지고 있지 않는 것으로 보이며 따라서 세포질에 존재할 것으로 생각된다.OsAGPS2a and OsAGPS2b differ only in the protein sequence corresponding to the first exon and all the exons up to the tenth are identical. Analysis using the Target P program showed that OsAGPS2a had a transit peptide site at the N-terminus while OsAGPS2b did not (Emanuelsson et al., (2000) J Mol Biol 300: 1005-101, http: // www. cbs.dtu.dk/services/TargetP). OsAGPS2a is similar to the transgenic peptide region of OsAGPS1 that has already been identified (Sikka et al., (2001) Plant Sci 161: 461-46; data not shown). This finding suggests that by using different exons 1 the OsAGPS2 gene expresses two proteins, which makes it possible to have different cytoplasmic positions. It is believed that the N-terminal region of OsAGPL1, OsAGPL3, OsAGPL4 among the large subunit (LSU) isoforms has a transgenic peptide. OsAGPL2 does not appear to have a transit peptide and is therefore thought to be present in the cytoplasm.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 본 발명에 따른 유전자를 포함하는 재조합 식물 발현 벡터를 제공한다.In order to achieve another object of the present invention, the present invention provides a recombinant plant expression vector comprising the gene according to the present invention.

본 발명에서는 AGP 활성 유전자 이소형의 세포내 위치를 파악하기 위하여 OsAGP::GFP 융합 벡터를 제작하였다 (도 1 참조). 예측되는 신호 시퀀스를 포함하는 게놈 DNA 혹은 cDNA 가 실험에 사용되었다. 이 벡터들은 벼에 형질전환 하거나 옥수수의 원형질체에 형질전환하였다. 각각의 벡터에 대한 약 10개의 서로 다른 형질 전환체를 얻어서 실험하였다. In the present invention, to determine the intracellular location of the AGP active gene isotype, an OsAGP :: GFP fusion vector was constructed (see FIG. 1). Genomic DNA or cDNA containing the predicted signal sequence was used in the experiment. These vectors were transformed into rice or to protoplasts of maize. About 10 different transformants for each vector were obtained and tested.

본 발명의 결과 OsAGPS1::GFP 융합 단백질은 형질전환 calli의 백색체와 잎의 엽록체에 존재하는 것으로 밝혀졌다 (도 1B, C 참조). OsAGPS2a::GFP 융합 단백질은 잎의 엽록체에 존재하는 것으로 밝혀졌다 (도 1D, E 참조). 반면 OsAGPS2b::GFP 융합 단백질은 벼 뿌리에서 세포질에 존재하는 것으로 밝혀졌다 (도 1F, G 참조). OsAGPL::GFP 융합 단백질들 중 OsAGPL2::GFP 융합 단백질만이 잎의 세포질에 존재하는 것으로 밝혀졌다 (도 1J, K 참조). 나머지 OsAGPL1, OsAGPL3, OsAGPL4와 GFP 융합 단백질들은 벼 잎 (도 1H, I 참조)과 옥수수 원형질체를 통해서 (도 1L-O 참조) 잎의 엽록체에 존재하는 것으로 밝혀졌다. As a result of the present invention, OsAGPS1 :: GFP fusion protein was found to be present in the white body of the transgenic calli and the chloroplast of the leaf (see FIGS. OsAGPS2a :: GFP fusion protein was found to be present in the chloroplasts of leaves (see FIGS. 1D, E). In contrast, the OsAGPS2b :: GFP fusion protein was found to be present in the cytoplasm in rice roots (see Figure 1F, G). Of the OsAGPL :: GFP fusion proteins, only OsAGPL2 :: GFP fusion proteins were found to be present in the cytoplasm of leaves (see FIG. 1J, K). The remaining OsAGPL1, OsAGPL3, OsAGPL4 and GFP fusion proteins were found to be present in the leaf chloroplasts through rice leaves (see FIGS. 1H, I) and maize protoplasts (see FIGS. 1L-O).

본 발명에서는 식물 발현 벡터 중의 하나인 pJJ461 벡터를 이용하였다. 식물 발현 벡터의 바람직한 예는 아그로박테리움 투머파시엔스와 같은 적당한 숙주에 존재할 때 그 자체의 일부, 소위 T-영역을 식물 세포로 전이시킬 수 있는 Ti-플라스미드 벡터이다. 다른 유형의 Ti-플라스미드 벡터(EP 0 116 718 B1호 참조)는 현재 식물 세포, 또는 잡종 DNA를 식물의 게놈 내에 적당하게 삽입시키는 새로운 식물이 생산될 수 있는 원형질체로 잡종 DNA 서열을 전이시키는데 이용되고 있다. Ti-플라스미드 벡터의 특히 바람직한 형태는 EP 0 120 516 B1호 및 미국 특허 제4,940,838호에 청구된 바와 같은 소위 이원(binary) 벡터이다. 본 발명에 따른 DNA를 식물 숙주에 도입시키는데 이용될 수 있는 다른 적합한 벡터는 이중 가닥 식물 바이러스(예를 들면, CaMV) 및 단일 가닥 바이러스, 게미니 바이러스 등으로부터 유래될 수 있는 것과 같은 바이러스 벡터, 예를 들면 비완전성 식물 바이러스 벡터로부터 선택될 수 있다. 그러한 벡터의 사용은 특히 식물 숙주를 적당하게 형질전환하는 것이 어려울 때 유리할 수 있다.In the present invention, the pJJ461 vector, which is one of plant expression vectors, was used. Preferred examples of plant expression vectors are Ti-plasmid vectors which, when present in a suitable host such as Agrobacterium tumerfaciens, can transfer part of themselves, the so-called T-region, into plant cells. Another type of Ti-plasmid vector (see EP 0 116 718 B1) is used to transfer hybrid DNA sequences to protoplasts from which current plant cells or new plants can be produced that properly insert hybrid DNA into the plant's genome. have. A particularly preferred form of the Ti-plasmid vector is the so-called binary vector as claimed in EP 0 120 516 B1 and US Pat. No. 4,940,838. Other suitable vectors that can be used to introduce the DNA according to the invention into a plant host are viral vectors, such as those which can be derived from double stranded plant viruses (eg CaMV) and single stranded viruses, gemini viruses, etc. For example, it may be selected from an incomplete plant viral vector. The use of such vectors can be advantageous especially when it is difficult to properly transform a plant host.

발현 벡터는 바람직하게는 하나 이상의 선택성 마커를 포함할 것이다. 상기 마커는 진핵세포 배양에 대해 디히드로폴레이트 환원효소 또는 네오마이신 내성을 포함한다. 가장 널리 이용되는 식물 형질전환 마커는 Tn5로부터 분리된 네오마이신 포스포트랜스퍼라아제 II(nptII) 유전자이며, 또 다른 마커 유전자는 항생제 하이그로마이신에 내성을 부여하는 하이그로마이신 포스포트랜스퍼라아제 유전자이다. 본 발명에서는 하이그로마이신 포스포트랜스퍼라아제 유전자를 이용하였다.The expression vector will preferably comprise one or more selectable markers. The marker includes dihydrofolate reductase or neomycin resistance to eukaryotic cell culture. The most widely used plant transformation marker is the neomycin phosphotransferase II (nptII) gene isolated from Tn5 and another marker gene is the hygromycin phosphotransferase gene that confers resistance to the antibiotic hygromycin. to be. In the present invention, the hygromycin phosphotransferase gene was used.

본 발명의 일 구현예에 따른 식물 발현 벡터에서, 프로모터는 CaMV 35S, 액틴, 유비퀴틴, pEMU, MAS 또는 히스톤 프로모터일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. In the plant expression vector according to an embodiment of the present invention, the promoter may be, but is not limited to, CaMV 35S, actin, ubiquitin, pEMU, MAS or histone promoter.

"프로모터"란 용어는 구조 유전자로부터의 DNA 업스트림의 영역을 의미하며 전사를 개시하기 위하여 RNA 폴리머라아제가 결합하는 DNA 분자를 말한다. "식물 프로모터"는 식물 세포에서 전사를 개시할 수 있는 프로모터이다. "구성적(constitutive) 프로모터"는 대부분의 환경 조건 및 발달 상태 또는 세포 분화하에서 활성이 있는 프로모터이다. 형질전환체의 선택이 각종 단계에서 각종 조직에 의해서 이루어질 수 있기 때문에 구성적 프로모터가 본 발명에서 바람직할 수 있다. 따라서, 구성 프로모터는 선택 가능성을 제한하지 않는다. 본 발명에서는 CaMV 35S 프로모터를 이용하였다.The term "promoter" refers to a region of DNA upstream from a structural gene and refers to a DNA molecule to which an RNA polymerase binds to initiate transcription. A "plant promoter" is a promoter capable of initiating transcription in plant cells. A "constitutive promoter" is a promoter that is active under most environmental conditions and developmental conditions or cell differentiation. Constitutive promoters may be preferred in the present invention because selection of the transformants may be made by various tissues at various stages. Thus, the configuration promoter does not limit the selection possibilities. In the present invention, the CaMV 35S promoter was used.

터미네이터는 노팔린 신타아제(NOS) 또는 벼 α-아밀라아제 RAmy1 A 터미네이터일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 터미네이터의 필요성에 관하여, 그러한 영역이 식물 세포에서의 전사의 확실성 및 효율을 증가시키는 것으로 일반적으로 알고 있다. 그러므로, 터미네이터의 사용은 본 발명의 내용에서 매우 바람직하다. 본 발명에서는 NOS 터미네이터를 이용하였다.Terminators may be, but are not limited to, nopaline synthase (NOS) or rice α-amylase RAmy1 A terminator. With regard to the need for terminators, it is generally known that such regions increase the certainty and efficiency of transcription in plant cells. Therefore, the use of terminators is highly desirable in the context of the present invention. In the present invention, a NOS terminator was used.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 본 발명에 따른 재조합 벡터로 형질전환된 식물을 제공한다. 상기 식물은 단자엽 뿐만 아니라 쌍자엽 식물이 될 수 있다. 이들은 바람직하게는 유용한 식물이며, 특히 곡식 (밀, 보리, 귀리, 호밀 등), 벼, 옥수수, 콩 또는 감자와 같은 전분-저장 식물 또는 전분-합성 식물이다. 가장 바람직하게는 상기 식물은 벼이다.In order to achieve another object of the present invention, the present invention provides a plant transformed with the recombinant vector according to the present invention. The plant can be a dicotyledonous plant as well as a monocotyledonous plant. These are preferably useful plants, in particular starch-storage plants or starch-synthetic plants such as cereals (wheat, barley, oats, rye, etc.), rice, corn, soybeans or potatoes. Most preferably the plant is rice.

본 발명은 또한 종자, 모, 꺾꽂이와 같은 본 발명의 식물의 번식물질도 포함할 수 있다.The present invention may also include the propagation material of the plant of the present invention, such as seeds, seedlings, and grasps.

재조합 구축물은 감염, 형질도입, 트랜스펙션, 트랜스벡션, 전기천공 및 형질전환과 같은 주지된 기술을 이용하여 배양된 숙주 세포 내로 도입될 수 있다. 숙주의 대표적인 예는 박테리아 세포, 예를 들면, 대장균, 스트렙토마이세스 및 살모넬라 티피무리움 세포; 진균 세포, 예를 들면, 효모 세포; 곤충 세포, 예를 들면, 초파리 S2 및 스포돕테라 Sf9 세포; 동물 세포, 예를 들면, CHO, COS 및 Bowes 흑색종 세포; 및 식물 세포를 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 숙주 세포에 대한 적당한 배양 배지 및 조건은 당업계에 공지되어 있다. 본 발명에서는 OsAGP 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 아그로박테리움 튜머파시엔스 매개 형질전환을 이용하여 벼를 형질전환시켰다.Recombinant constructs can be introduced into cultured host cells using well known techniques such as infection, transduction, transfection, transfection, electroporation, and transformation. Representative examples of hosts include bacterial cells such as Escherichia coli, Streptomyces and Salmonella typhimurium cells; Fungal cells such as yeast cells; Insect cells, such as Drosophila S2 and Spodhodera Sf9 cells; Animal cells such as CHO, COS and Bowes melanoma cells; And plant cells. Suitable culture media and conditions for host cells are known in the art. In the present invention, rice was transformed using Agrobacterium tumerfaciens mediated transformation using a recombinant vector containing an OsAGP gene.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 본 발명에 따른 형질전환 식물의 종자를 제공한다. 바람직하게는, 상기 식물은 벼이나, 이에 제한되지 않는다.In order to achieve another object of the present invention, the present invention provides a seed of the transgenic plant according to the present invention. Preferably, the plant is rice, but is not limited thereto.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 본 발명에 따른 재조합 벡터로 식물 세포를 형질전환하는 단계; 및In order to achieve another object of the present invention, the present invention comprises the steps of transforming plant cells with a recombinant vector according to the present invention; And

상기 형질전환된 식물 세포로부터 형질전환 식물을 재분화하는 단계를 포함하는 형질전환 식물의 제조 방법을 제공한다.It provides a method for producing a transformed plant comprising the step of regenerating the transformed plant from the transformed plant cells.

식물의 형질전환은 DNA를 식물에 전이시키는 임의의 방법을 의미한다. 그러한 형질전환 방법은 반드시 재생 및(또는) 조직 배양 기간을 가질 필요는 없다. 식물 종의 형질전환은 이제는 쌍자엽 식물뿐만 아니라 단자엽 식물 양자를 포함한 식물 종에 대해 일반적이다. 원칙적으로, 임의의 형질전환 방법은 본 발명에 따른 잡종 DNA를 적당한 선조 세포로 도입시키는데 이용될 수 있다. 방법은 원형질체에 대한 칼슘/폴리에틸렌 글리콜 방법(Krens, F.A. et al., 1982, Nature 296, 72-74; Negrutiu I. et al., June 1987, Plant Mol. Biol. 8, 363-373), 원형질체의 전기천공법(Shillito R.D. et al., 1985 Bio/Technol. 3, 1099-1102), 식물 요소로의 현미주사법(Crossway A. et al., 1986, Mol. Gen. Genet. 202, 179-185), 각종 식물 요소의 (DNA 또는 RNA-코팅된) 입자 충격법(Klein T.M. et al., 1987, Nature 327, 70), 식물의 침윤 또는 성숙 화분 또는 소포자의 형질전환에 의한 아그로박테리움 투머파시엔스 매개된 유전자 전이에서 (비완전성) 바이러스에 의한 감염(EP 0 301 316호) 등으로부터 적당하게 선택될 수 있다. 본 발명에 따른 바람직한 방법은 아그로박테리움 매개된 DNA 전달을 포함한다. 특히 바람직한 것은 EP A 120 516호 및 미국 특허 제4,940,838호에 기재된 바와 같은 소위 이원 벡터 기술을 이용하는 것이다.Plant transformation refers to any method of transferring DNA to a plant. Such transformation methods do not necessarily have a period of regeneration and / or tissue culture. Transformation of plant species is now common for plant species, including both dicotyledonous plants as well as monocotyledonous plants. In principle, any transformation method can be used to introduce hybrid DNA according to the invention into suitable progenitor cells. Method is calcium / polyethylene glycol method for protoplasts (Krens, FA et al., 1982, Nature 296, 72-74; Negrutiu I. et al., June 1987, Plant Mol. Biol. 8, 363-373), protoplasts Electroporation (Shillito RD et al., 1985 Bio / Technol. 3, 1099-1102), microscopic injection into plant elements (Crossway A. et al., 1986, Mol. Gen. Genet. 202, 179-185 ), (DNA or RNA-coated) particle bombardment of various plant elements (Klein TM et al., 1987, Nature 327, 70), Agrobacterium tumulopasis by plant infiltration or transformation of mature pollen or vesicles And infection with (incomplete) virus (EP 0 301 316) in en mediated gene transfer. Preferred methods according to the invention include Agrobacterium mediated DNA delivery. Especially preferred is the use of the so-called binary vector technology as described in EP A 120 516 and US Pat. No. 4,940,838.

본 발명의 방법은 본 발명에 따른 재조합 벡터로 식물 세포를 형질전환하는 단계를 포함하는데, 상기 형질전환은 아그로박테리움 튜머파시엔스(Agrobacterium tumefiaciens)에 의해 매개될 수 있다. 식물의 형질전환에 이용되는 "식물 세포"는 어떤 식물 세포도 된다. 식물 세포는 배양 세포, 배양 조직, 배양 기관 또는 전체 식물, 바람직하게는 배양 세포, 배양 조직 또는 배양 기관 및 더욱 바람직하게는 배양 세포의 어떤 형태도 된다.The method of the present invention comprises the step of transforming plant cells with the recombinant vector according to the present invention, wherein the transformation can be mediated by Agrobacterium tumefiaciens. The "plant cells" used for plant transformation may be any plant cells. The plant cells may be cultured cells, cultured tissues, cultured organs or whole plants, preferably cultured cells, cultured tissues or cultured organs and more preferably any form of cultured cells.

또한, 본 발명의 방법은 상기 형질전환된 식물 세포로부터 형질전환 식물을 재분화하는 단계를 포함한다. 형질전환 식물 세포로부터 형질전환 식물을 재분화하는 방법은 당업계에 공지된 임의의 방법을 이용할 수 있다.The method also includes the step of regenerating the transgenic plant from said transformed plant cell. The method for regenerating the transformed plant from the transformed plant cell may use any method known in the art.

본 발명의 일 구현예에 따른 방법에서, 상기 식물 세포는 벼 유래이나, 이에 제한되지 않는다.In a method according to one embodiment of the invention, the plant cells are derived from rice, but not limited thereto.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 본 발명에 따른 벡터로 식물 세포를 형질전환하는 단계를 포함하는 OsAGPS1 또는 OsAGPS2a 단백질의 세포 내 위치를 결정하는 방법을 제공한다. 본 발명의 OsAGPS1 또는 OsAGPS2a 유전자를 녹색형광단백질과 같은 검출가능한 표지자에 작동가능하게 연결하여, 이를 식물 세포, 바람직하게는 벼 세포에 형질전환한 후, 이의 발현 패턴을 관찰하면, 상기 OsAGPS1 또는 OsAGPS2a 단백질의 세포 내 위치를 알 수 있는 것이다. 그 결과, 상기 단백질은 벼 세포 내의 색소체에 특이적으로 분포한다는 것을 알 수 있었다. 유사한 방식으로, OsAGPS1 또는 OsAGPS2a 유전자의 발현 산물인 mRNA의 세포 내 위치도 알아낼 수 있는 것이다.In order to achieve another object of the present invention, the present invention provides a method for determining the intracellular location of OsAGPS1 or OsAGPS2a protein comprising the step of transforming plant cells with the vector according to the present invention. When the OsAGPS1 or OsAGPS2a gene of the present invention is operably linked to a detectable marker such as a green fluorescent protein, and transformed into a plant cell, preferably a rice cell, and its expression pattern is observed, the OsAGPS1 or OsAGPS2a protein The location of the cell can be known. As a result, it was found that the protein was specifically distributed in the pigment body in the rice cells. In a similar manner, the intracellular location of mRNA, the product of expression of the OsAGPS1 or OsAGPS2a gene, can also be determined.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 본 발명에 따른 형질전환 식물의 제조 방법에 의해 제조된 형질전환 식물로부터 분리된 전분을 제공한다.In order to achieve another object of the present invention, the present invention provides a starch isolated from the transformed plant prepared by the method for producing a transformed plant according to the present invention.

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.

식물 재료로 모든 벼 식물체는 경희대학교 소유의 논에서 여름 동안 자연 상태에서 재배하였다.As a plant material, all the rice plants were grown in nature during summer in the rice fields owned by Kyung Hee University.

〔실시예 1〕세포내 위치 추적을 위한 OsAGP::GFP 융합 단백질 제작Example 1 Preparation of OsAGP :: GFP Fusion Protein for Intracellular Location Tracking

OsAGP 이소형의 세포내 위치를 확인하기 위하여 단백질의 N-말단기를 포함하는 부분적인 게놈 DNA 혹은 cDNA를 프레임에 맞게 녹색형광단백질(GFP)과 융합하였다.To identify the intracellular location of the OsAGP isotype, partial genomic DNA or cDNA containing the N-terminus of the protein was fused with the green fluorescent protein (GFP) to fit the frame.

OsAGPS1과 OsAGPL2 게놈 DNA 부위는 5' 비번역 영역(UTR)에 존재하는 XbaI 제한효소 부위를 포함하는 정방향 프라이머와 (OsAGPS1에 대한 5'-GCTCTAGATGAAGCCTCTGACACTCCACTGTA-3'(서열번호 3)와 OsAGPL2에 대한 5'-GCTCTAGACAGGTTTGTCTGGGACTTTGAGTA-3'(서열번호 4)) 유추되는 신호 시퀀스가 포함된다고 생각되는 적당한 엑손 부위에 존재하는 SmaI 혹은 BamHI 제한효소 부위를 포함하는 역방향 프라이머 (OsAGPS1 에 대한 5'-TCCCCCGGGTTGCAAATTCAATGATCCTCCCTTC-3'(서열번호 5)과 OsAGPL2에 대한 5'-CGGGATCCTATAGCTGAGGAA GCTGGTATCAAC-3'(서열번호 6))를 PCR에 사용하였다. OsAGPS1 and OsAGPL2 genomic DNA sites are forward primers comprising XbaI restriction enzyme sites present in the 5 'untranslated region (UTR) and 5'-GCTCTAGATGAAGCCTCTGACACTCCACTGTA-3' for OsAGPS1 (SEQ ID NO: 3) and 5 'for OsAGPL2. -GCTCTAGACAGGTTTGTCTGGGACTTTGAGTA-3 '(SEQ ID NO: 4)) Reverse primer containing the SmaI or BamHI restriction enzyme site present at the appropriate exon site believed to contain the inferred signal sequence (5'-TCCCCCGGGTTGCAAATTCAATGATCCTCCCTTC-3' (SEQ ID NO: 6) 5) and 5'-CGGGATCCTATAGCTGAGGAA GCTGGTATCAAC-3 '(SEQ ID NO: 6) for OsAGPL2 were used for PCR.

단백질의 N-말단기 쪽에 해당하는 OsAGPS2a, OsAGPS2b, OsAGPL1의 cDNA에 대한 5'쪽 부분은 5' 비번역 영역 (UTR)에 존재하는 KpnI 혹은 XbaI 제한 효소 부위를 포함하는 정방향 프라이머와 (OsAGPS2a에 대한 5'-GCTCTAGAAATGGCGATGGCGGCAGCCATGGG-3'(서열번호 7), OsAGPS2b에 대한 5'-GCTCTAGATGCA ACCATGAATGTATTGGCATC-3'(서열번호 8), OsAGPL1에 대한 5'-GCTCTAGAAAC GATGCAGTTCAGCAGTG-3'(서열번호 9))과 유추되는 신호 시퀀스가 포함된다고 생각되는 적당한 엑손 부위에 존재하는 BamHI 혹은 XhoI 제한효소 부위를 포함하는 역방항 프라이머 (OsAGPS2a과 OsAGPS2b에 대한 5'-CGGGATCCTGACTTCAACGAACCCTTCATTCTT-3'(서열번호 10), OsAGPL1에 대한 5'-CGGGATCCTGACTTCAACGAACCCTTCATTCTT -3'(서열번호 11))를 PCR에 사용하였다.The 5'-side portion of the cDNA of OsAGPS2a, OsAGPS2b, OsAGPL1, corresponding to the N-terminal side of the protein, is composed of a forward primer containing a KpnI or XbaI restriction enzyme site present in the 5 'untranslated region (UTR) and (for OsAGPS2a). 5'-GCTCTAGAAATGGCGATGGCGGCAGCCATGGG-3 '(SEQ ID NO: 7), 5'-GCTCTAGATGCA ACCATGAATGTATTGGCATC-3' (SEQ ID NO: 8), and 5'-GCTCTAGAAAC GATGCAGTTCAGCAGTG-3 '(SEQ ID NO: 9) for OsAGPS2b) Reverse-action primer (5'-CGGGATCCTGACTTCAACGAACCCTTCATTCTT-3 'for SEQ ID NO: 10) and 5'- for OsAGPL1, including a BamHI or XhoI restriction site present at the appropriate exon site that is thought to contain a signal sequence CGGGATCCTGACTTCAACGAACCCTTCATTCTT-3 '(SEQ ID NO: 11)) was used for PCR.

증폭된 조각은 적당한 제한효소로 잘라서 이중벡터인 pC1300intC로부터 만들어진 pJJ461 벡터의 프로모터와 sGFP 사이에 삽입하였다 (Ouwerkerk 등, (2001) Planta 213:370-3; GenBank Accession Number AF234296). 이렇게 만들어진 벡터는 아그로박테리아 매개 방법을 통하여 (Jeon 등, (2000) Plant J 22:561-5) 벼에 형질전환 하였다. 형질전환 벼는 40 mg/L 하이그로마이신 B가 포함된 배지에서 선별하였다.The amplified fragment was cut with a suitable restriction enzyme and inserted between the promoter and sGFP of the pJJ461 vector made from the double vector pC1300intC (Ouwerkerk et al., (2001) Planta 213: 370-3; GenBank Accession Number AF234296). The resulting vector was transformed into rice by Agrobacterial mediation (Jeon et al., (2000) Plant J 22: 561-5). Transformed rice was selected in medium containing 40 mg / L hygromycin B.

OsAGPL3와 OsAGPL4의 세포내 위치를 확인하기 위하여 N-말단기 부위를 프레임에 맞춰 녹색형광단백질과 융합하였다. OsAGPL3과 OsAGPL4 cDNAs의 유추되는 신호 시퀀스가 포함된다고 생각되는 5' 부위를 포함하는 정방향 프라이머 (OsAGPL3에 대한 5'-GCTCTAGATAGACGCGTAGT GATGGCGGCGAT-3'(서열번호 12)과 OsAGPL4에 대한 5'-GCTCTAGAATGGCGACCTGCTCGTGGGC-3'(서열번호 13))와 역방향 프라이머 (OsAGPL3에 대한 5'-CGGGA TCCAGATGACTAATCCATCTGCAATTA-3'(서열번호 14)와 OsAGPL4에 대한 5'-CGGGATCCAGATAACTGTACCATCTGGA-3'(서열번호 15))를 PCR에 사용하였다. 증폭된 DNA는 적당한 제한효소로 잘라서 pBluescript로부터 만들어진 pJJ1450의 35S 프로모터와 녹색형광단백질 사이에 삽입하였다. 완성된 OsAGPL3::GFP와 OsAGPL4::GFP 벡터는 Jang과 Sheen (1994)의 방법에 따라 옥수수 원형질체에 일시적인 발현을 통하여 확인하였다.In order to confirm the intracellular positions of OsAGPL3 and OsAGPL4, the N-terminal region was fused with the green fluorescent protein according to the frame. Forward primer (5'-GCTCTAGATAGACGCGTAGT GATGGCGGCGAT-3 '(SEQ ID NO: 12) for OsAGPL3 and 5'-GCTCTAGAATGGCGACTGCTCGTC containing a 5' site thought to contain the inferred signal sequence of OsAGPL3 and OsAGPL4 cDNAs) (SEQ ID NO: 13)) and reverse primers (5'-CGGGA TCCAGATGACTAATCCATCTGCAATTA-3 'for SEQ ID NO: 3) and 5'-CGGGATCCAGATAACTGTACCATCTGGA-3' for OsAGPL4 (SEQ ID NO: 15)) were used for PCR. The amplified DNA was cut with an appropriate restriction enzyme and inserted between the 35S promoter of pJJ1450 made from pBluescript and the green fluorescent protein. The completed OsAGPL3 :: GFP and OsAGPL4 :: GFP vectors were identified by transient expression in maize protoplasts according to the method of Jang and Sheen (1994).

그 결과, OsAGPS1::GFP 융합 단백질은 형질전환 calli의 아밀로플라스트(도 1B 및 C) 및 잎의 엽록체(데이타 미제시)에 존재한다는 것을 나타내었다. OsAGPS2a::GFP 형질전환 식물에서, GFP 신호는 또한 잎의 엽록체에서 발견된 반면(도 1D 및 E), OsAGPS2b::GFP 형질전환 식물에서, GFP 융합 단백질은 뿌리의 세포질에 존재하였다 (도 1F 및 G). 시험한 OsAGPL::GFP 융합 단백질 중에서, 단지 OsAGPL2::GFP가 잎의 세포질에 배타적으로 위치하는 것으로 밝혀졌는데(도 1J 및 K), 이는 OsAGPL2가 세포질에 존재하는 유일한 큰 서브유닛(LSU) 이소형이라는 것을 나타낸다. OsAGPL1, OsAGPL3 및 OsAGPL4의 나머지 GFP 융합 단백질은 잎 (도 1H 및 I) 및 옥수수 원형질체(도 1L-O)의 엽록체에서 검출되었는데, 이는 상기 OsAGPL 이소형이 색소체 표적화된 단백질이라는 것을 나타낸다.As a result, it was shown that OsAGPS1 :: GFP fusion protein is present in amyloplasm of transgenic calli (FIGS. 1B and C) and chloroplasts of leaves (data not shown). In OsAGPS2a :: GFP transgenic plants, GFP signals were also found in the chloroplasts of leaves (FIGS. 1D and E), whereas in OsAGPS2b :: GFP transgenic plants, GFP fusion proteins were present in the cytoplasm of roots (FIGS. 1F and G). Of the OsAGPL :: GFP fusion proteins tested, only OsAGPL2 :: GFP was found to be exclusively located in the cytoplasm of the leaves (FIGS. 1J and K), indicating that OsAGPL2 is the only large subunit (LSU) isoform present in the cytoplasm. Indicates that The remaining GFP fusion proteins of OsAGPL1, OsAGPL3 and OsAGPL4 were detected in the chloroplasts of leaves (FIGS. 1H and I) and corn protoplasts (FIG. 1L-O), indicating that the OsAGPL isotype is a chromatin targeted protein.

또한, 조직 특이적인 발현 분석을 수행한 결과, OsAGPS2b와 OsAGPL2의 전사체가 벼 종자에 많이 존재한다는 것을 밝혔다. 이러한 결과는 세포질의 OsAGP 작은 서브유닛 (SSU)과 큰 서브유닛 (LSU)이 벼의 종자 배유에서 전분 합성에 중요한 역할을 할 것이라 예측할 수 있었다.In addition, tissue-specific expression analysis revealed that there are many transcripts of OsAGPS2b and OsAGPL2 in rice seeds. These results suggest that cytoplasmic OsAGP small subunit (SSU) and large subunit (LSU) may play an important role in starch synthesis in seed seeding of rice.

분리된 7개의 유전자를 하기 표 1에 정리하였다.The seven isolated genes are summarized in Table 1 below.

[표 1]분리된 7개의 유전자 종류 및 특징.TABLE 1 Seven Gene Types and Features Isolated.

유전자 gene LocusLocus cDNA 길이 cDNA length 세포내 위치Intracellular location 잎과 성장 배유에서 mRNA와 단백질의 다량분포위치Large distribution of mRNA and protein in leaf and growth embryos mRNAmRNA 단백질protein OsAGPS1OsAGPS1 LOC_Os09g12660LOC_Os09g12660 AK073146AK073146 색소체Plastid 배유 초기단계Initial stage of drainage 배유Oil OsAGPS2aOsAGPS2a LOC_Os08g25734LOC_Os08g25734 AK071826AK071826 색소체Plastid leaf leaf OsAGPS2bOsAGPS2b LOC_Os08g25734LOC_Os08g25734 AK103906AK103906 세포질cytoplasm 배유 중기에서 말기 Late to mid-drain 배유Oil OsAGPL1OsAGPL1 LOC_Os05g50380LOC_Os05g50380 AK100910AK100910 색소체Plastid 배유 초기단계Initial stage of drainage NDND OsAGPL2OsAGPL2 LOC_Os01g44220LOC_Os01g44220 AK071497AK071497 세포질cytoplasm 배유 중기에서 말기Late to mid-drain 배유Oil OsAGPL3OsAGPL3 LOC_Os03g52460LOC_Os03g52460 AK069296AK069296 색소체Plastid leaf NDND OsAGPL4OsAGPL4 LOC_Os07g13980LOC_Os07g13980 AK121036AK121036 색소체Plastid 잎과 배유Leaf and endosperm NDND

ND : 확인되지 않음.ND: Not confirmed.

본 발명에 따르면, 첫째, 벼의 조직에 따라 그 유전자가 발현되는 양상이 상이하고, 둘째, AGP 활성 단백질의 발현 위치에 따라 그 역할도 다르다는 것을 알 수 있었다.According to the present invention, first, the expression of the gene is different depending on the tissue of the rice, and second, the role of the AGP active protein expression position is also different.

서열목록 전자파일 첨부 Attach sequence list electronic file  

Claims (11)

각 유전자의 코딩 단백질이 벼 세포 내의 색소체에 특이적으로 위치하며, 각각 배유 및 잎 조직에서 특이적으로 발현되는 서열번호 1의 염기서열을 가지는 OsAGPS1 유전자 또는 서열번호 2의 염기서열을 가지는 OsAGPS2a 유전자로 이루어지는, 벼 유래의 ADP-글루코스 파이로포스포릴라아제(OsAGP)의 작은 서브유닛(small subunit)을 코딩하는 유전자.The coding protein of each gene is specifically located in the chromosomes in the rice cells, and the OsAGPS1 gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO. 1 or the nucleotide sequence of SEQ ID NO. A gene encoding a small subunit of rice-derived ADP-glucose pyrophosphorylase (OsAGP). 제 1항에 따른 유전자를 포함하는 재조합 식물 발현 벡터.A recombinant plant expression vector comprising the gene according to claim 1. 제 2항에 따른 재조합 식물 발현 벡터로 형질전환된 벼(Oryza sativa L.) 식물.An Oryza sativa L. plant transformed with the recombinant plant expression vector according to claim 2. 삭제delete 삭제delete 제 3항에 따른 벼(Oryza sativa L.) 식물의 종자.Seed of the rice plant (Oryza sativa L.) according to claim 3. 제 2항에 따른 벡터로 벼(Oryza sativa L.) 식물 세포를 형질전환하는 단계; 및 상기 형질전환된 벼(Oryza sativa L.) 식물 세포로부터 형질전환 벼(Oryza sativa L.) 식물을 재분화하는 단계를 포함하는 형질전환 벼(Oryza sativa L.) 식물의 제조 방법.Transforming rice (Oryza sativa L.) plant cells with the vector according to claim 2; And regenerating the transformed rice (Oryza sativa L.) plant from the transformed rice (Oryza sativa L.) plant cell. 제 2항에 따른 벡터로 벼(Oryza sativa L.) 식물 세포를 형질전환하는 단계를 포함하는 OsAGPS1 또는 OsAGPS2a 단백질을 벼(Oryza sativa L.) 세포 내 특정 위치로 타겟팅하는 방법.A method of targeting an OsAGPS1 or OsAGPS2a protein to a specific location in an Oryza sativa L. cell, comprising transforming an Oryza sativa L. plant cell with the vector according to claim 2. 삭제delete 제 8항에 있어서, 상기 단백질의 세포 내 위치는 색소체인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 8, wherein the intracellular location of the protein is a chromosome. 제 7항의 방법에 의해 제조된 형질전환 벼(Oryza sativa L.) 식물로부터 분리된 전분.Starch isolated from a transformed rice (Oryza sativa L.) plant prepared by the method of claim 7.
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