KR100871090B1 - Potato plant having multiple resistances against herbicides and process for the preparation thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제초제 저항성 bar 유전자 및 CP4-EPSPS 유전자를 포함하는 발현벡터로 형질전환되고 항생제 마커 유전자를 포함하지 않는, 항생제 마커-프리(marker-free) 제초제 복합 저항성 감자 식물체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 감자 식물체는 두 가지의 비선택성 제초제에 복합 저항성을 가지므로 잡초방제효과를 향상시킬 수 있어 감자 생산성을 높이고, 항생제 마커-프리이기 때문에 항생제 내성 확산 문제를 일으키지 않으며, 이의 재배시 상기 두 가지의 비선택성 제조체를 혼합처리 할 경우 상승적인 제초효과가 나타나므로 최종 처리 약량(제초제 투입량)을 낮출 수 있어 환경부담을 감소시키는 장점이 있다.The present invention relates to an antibiotic marker-free herbicide complex resistant potato plant transformed with an expression vector comprising a herbicide resistant bar gene and a CP4-EPSPS gene, and which does not include an antibiotic marker gene. , Potato plant of the present invention has a complex resistance to two non-selective herbicides can improve the weed control effect to increase potato productivity, and because it is antibiotic marker-free, does not cause antibiotic resistance diffusion problem, the cultivation of the When the two non-selective preparations are mixed, synergistic herbicidal effect is shown, which reduces the final treatment dose (herbicide input) and thus reduces the environmental burden.

감자, 아그로박테리움, 제초제 저항성, 항생제 마커-프리, 형질전환, Bar, CP4-EPSPS Potato, Agrobacterium, Herbicide Resistance, Antibiotic Marker-Free, Transformation, Bar, CP4-EPSPS

Description

제초제에 대하여 복합 저항성을 가지는 감자 식물체 및 이의 제조방법 {POTATO PLANT HAVING MULTIPLE RESISTANCES AGAINST HERBICIDES AND PROCESS FOR THE PREPARATION THEREOF}Potato plants having complex resistance to herbicides and preparation method thereof {POTATO PLANT HAVING MULTIPLE RESISTANCES AGAINST HERBICIDES AND PROCESS FOR THE PREPARATION THEREOF}

도 1a 및 1b는 플라스미드 pCP4-EPSPS 및 제초제 저항성 유전자 식물형질전환용 벡터 p35S-EPSPS-B의 모식도이다.1A and 1B are schematic views of plasmid pCP4-EPSPS and herbicide resistant gene plant transformation vector p35S-EPSPS-B.

도 2는 본 발명에 의한 방법에 의하여 획득한 형질전환 감자 식물체에서 제초제 저항성 유전자(barCP4-EPSPS)의 존재를 보여주는 PCR 분석의 결과이다. M은 분자량 마커, NC는 비형질전환체, PC는 플라스미드 DNA, E3-6은 형질전환체 감자 계통을 의미한다.Figure 2 is the result of PCR analysis showing the presence of herbicide resistance genes ( bar and CP4-EPSPS ) in the transgenic potato plants obtained by the method according to the present invention. M is the molecular weight marker, NC is the nontransformant, PC is the plasmid DNA, and E3-6 is the transformant potato strain.

도 3은 본 발명에 의한 방법에 의하여 획득한 형질전환 감자 식물체에서 제초제 저항성 유전자의 존재를 보여주는 서던분석(Southern hybridization)의 결과이다. NT는 비형질전환체, E3는 형질전환체 감자 계통을 의미한다. A는 bar 유전자를 탐침으로 하여 분석한 것이고, B는 CP4-EPSPS 유전자를 탐침으로하여 분석한 것이다. 3 is a result of Southern hybridization showing the presence of herbicide resistance genes in transgenic potato plants obtained by the method according to the present invention. NT refers to nontransformants and E3 refers to transformant potato strains. A is a bar gene as a probe and B is a CP4-EPSPS gene as a probe.

도 4는 본 발명의 형질전환 감자 식물체에서 제초제 저항성 유전자(barCP4-EPSPS)의 정상적인 발현을 보여주는 ELISA 분석의 결과이다. N은 비형질전환 체, P는 플라스미드, E3-6는 감자 형질전환체를 의미한다.4 is a result of ELISA analysis showing normal expression of herbicide resistance genes ( bar and CP4-EPSPS ) in the transgenic potato plants of the present invention. N means non-transformant, P means plasmid and E3-6 means potato transformant.

도 5는 본 발명의 형질전환 감자 식물체의 글루포시네이트와 글리포제이트 제초제에 대한 저항성을 보여주는 사진이다.Figure 5 is a photograph showing the resistance to glufosinate and glyphosate herbicide of the transformed potato plant of the present invention.

본 발명은 항생제 마커-프리 (marker-free) 제초제 복합 저항성 감자 식물체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to antibiotic marker-free herbicide complex resistant potato plants and methods for their preparation.

감자는 생육기간이 짧고 단위면적당 생산량이 많아 세계 4대 식량작물 중의 하나로서 재배되고 있다. 또한, 세계적으로 1980년대 이후부터 많은 기능성 품종들이 생명공학적 방법에 의해 육성되고 있어 이들의 실용화로 향후 감자 재배 면적은 계속 증가될 것으로 예상된다(Mullins et al., 2006, Trends in Plant Sci., 11:254-260).Potatoes are grown as one of the world's four food crops because of their short growing period and high yield per unit area. In addition, many functional varieties have been cultivated globally since the 1980s, and their practical use is expected to increase the area of potato cultivation in the future (Mullins et al., 2006, Trends in Plant Sci ., 11). : 254-260).

감자를 포함한 일반 작물재배에 있어서 많은 노동력을 요구하며 생산량에 지대한 영향을 미치는 것은 잡초문제이다. 따라서 많은 제초제가 개발되어 잡초방제에 사용되고 있는데(김 등, 2001, 한잡초지, 21:122-143), 제초제 사용에 있어서 가장 중요한 점은 적은 노동력으로 최대의 잡초방제 효과를 얻는 것이다. 이를 위해서 크게 두 가지 방안이 강구되고 있는데, 첫째는 성질이 다른 두 가지 이상의 선택성 제초제를 혼합제로 만들어 1 - 2회 처리하는 것으로서 현재 국내외에서 많 은 품목이 개발되어 잡초방제에 적용되고 있다. 둘째는 식물유전공학 기술을 이용한 제초제 저항성 작물을 개발, 재배하여 잡초방제 노력을 단순화시키면서 잡초방제효과를 높여 궁극적으로 생산성을 높이는 방안이다. 즉, 비선택성 제초제에 대해 저항성을 가지는 유전자를 작물에 도입시킨 다음, 이를 재배하면서 작물 생육기 중에 비선택성 제초제를 처리하여 형질전환작물 외의 다른 잡초를 손쉽게 제거하도록 하는 방법이다.In general crop cultivation, including potatoes, it is a weed problem that requires a lot of labor and has a great impact on production. Therefore, many herbicides have been developed and used for weed control (Kim et al., 2001, Han Weed , 21: 122-143). The most important point in herbicide use is to get the maximum weed control effect with less labor. To this end, two methods have been devised. First, two or more selective herbicides having different properties are mixed and processed once or twice. Currently, many items are developed and applied to weed control at home and abroad. Second, the development and cultivation of herbicide-tolerant crops using plant genetic engineering technology simplifies the weed control efforts, while increasing the weed control effect and ultimately increasing productivity. That is, by introducing a gene having a resistance to the non-selective herbicide in the crop, and then cultivating it, the non-selective herbicide is treated in the growing season to easily remove other weeds other than the transformed crop.

제초제 저항성 형질전환 작물의 기술개발이 본격적으로 활성화되기 시작한 것은 몬산토사(Monsanto)가 1996년에 라운드업 레디(roundup ready) 콩을 미국에 출시한 이후부터이다. 현재는 옥수수, 콩, 목화, 유채(또는 캐놀라), 벼, 기타 작물을 대상으로 주로 비선택성 제초제(글리포제이트, 글루포시네이트암모늄)를 중심으로 한 제초제 저항성 작물이 개발되어 실용화되고 있는데(Duke S.O., 2005, Pest Manag. Sci., 61:211-2118) 거의 모두가 한 가지의 제초제 저항성 유전자를 가지면서 선택표지(selection marker) 유전자로서 항생제 저항성 유전자가 포함된 것들이다. 그 동안 제초제 저항성 작물 개발을 위해 연구대상이 되었던 유전자는 CP4-EPSPS, bar, 니트릴레이즈(nitrilase), HPPD, ALS, PPO, P450 모노옥시게네이즈(monooxygenase), 파이토인 디새츄레이즈(phytoene desaturase) 등 여러 가지이지만(정 등, 2000, 한잡초지, 20:159-173; Li & Nicholl, 2005, Pest Manag. Sci., 61:277-285, Matringe et al., 2005, Pest Manag. Sci., 61:269-276), 2005년 현재 상업적으로 성공한 유전자는 CP4-EPSPS, GOX, 변이된 옥수수 CP4-EPSPS, bar 등 4가지에 불과하다(Duke S.O., 2005, Pest Manag. Sci., 61:211-218).The development of herbicide-tolerant transgenic crops has begun in earnest since Monsanto launched roundup ready soybeans in the United States in 1996. Currently, herbicide-tolerant crops, mainly non-selective herbicides (glyphosate, glufosinate ammonium), have been developed and put into practical use in corn, soybean, cotton, rapeseed (or canola), rice, and other crops. Duke SO, 2005, Pest Manag. Sci. , 61: 211-2118) Almost all have one herbicide resistance gene and include antibiotic resistance genes as selection marker genes. Genes that have been studied for herbicide-tolerant crops include CP4-EPSPS, bar, nitrilease, HPPD, ALS, PPO, P450 monooxygenase, phytoene desaturase Although many (including Jung, 2000, not a weed, such as 20:.... 159-173; Li & Nicholl, 2005, Pest Manag Sci, 61: 277-285, Matringe et al, 2005, Pest Manag Sci. , 61: 269-276), and there are only four commercially successful genes as of 2005: CP4-EPSPS, GOX, mutated corn CP4-EPSPS , bar (Duke SO, 2005, Pest Manag. Sci. , 61: 211-218).

농가에서 많이 사용하는 비선택성 제초제 중의 하나인 글루포시네이트암모늄(크롭사이언스코리아)은 주성분이 포스피노트리신(phosphinothricin, PPT)으로서 식물의 글루타민 합성효소를 저해하여 체내에 암모니아를 축적시키고 살포 후 5일정도 지나면 식물체를 강력히 고사시키는데(Tachibana et al., 1986, J. Pesticide Sci., 11:297-304), 토양에 떨어지면 곧 분해가 되는 특징이 있어 환경오염 정도가 타 제초제에 비하여 매우 적다고 알려져 있다. 이러한 PPT 제초제를 아세틸화하여 무독화시키는 효소인 포스피노트리신 아세틸전이효소(phosphinothricin acetyltransferase)가 스트렙토마이세스 하이그로스코피쿠스(Streptomyces hygroscopicus)로부터 동정되었고, 이의 유전자를 bar(bialaphos resistance gene)로 명명하여(Thompson et al., 1987, EMBO J., 6:2519-2523) 많은 형질전환 농작물의 개발에 이용하고 있다(정재훈 등, 2000, 한잡초지, 20: 159-173).Glufosinate ammonium (CropScience Korea), one of the non-selective herbicides frequently used in farms, is a phosphinothricin (PPT) whose main component is to inhibit plant glutamine synthase and accumulate ammonia in the body and after spraying 5 After a certain period of time, the plant is strongly killed (Tachibana et al., 1986, J. Pesticide Sci ., 11: 297-304), which is degraded as soon as it falls into the soil, resulting in less environmental pollution than other herbicides. Known. Phosphothricin acetyltransferase, an enzyme that acetylates and detoxifies PPT herbicides, has been identified from Streptomyces hygroscopicus , and its gene is termed bar (bialaphos resistance gene). (Thompson et al, 1987, EMBO J., 6:. 2519-2523) has been used in the development of many transgenic crops (Chung Jae-hun et al., 2000, if a weed, 20: 159-173).

한편, 농가에서 많이 사용되는 글리포제이트(glyphosate) 제초제는 몬산토사가 개발하여 20년 이상 사용되어온 비선택성, 비잔류성, 광범위 제초스펙트럼, 경엽처리 제초제로서 처리 후 식물체에 용이하게 흡수 이동된다. 흡수된 제초제 성분은 방향족 아미노산 생합성 과정의 EPSPS 효소(5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase)를 저해함으로써 식물체를 서서히 고사시킨다(Dill G.M., 2005, Pest Manag. Sci., 61:211-218). 자연계에서 글리포제이트를 분해하거나 글리포제이트에 대해 저항성을 가진 박테리아가 발견되었으며 이들로부터 유전자를 동정하여 활용하려는 연구가 시도되었다. 글리포제이트 저항성 작물 제작에 가장 많이 사용되는 유전자는 CP4-EPSPS로서, 이는 아그로박테리움(Agrobacterium sp)에서 분리하였으며 작물에서 과대발현시켜 저항성을 가지도록 한다(Dill G.M., 2005, Pest Manag. Sci., 61:211-218). CP4-EPSPS 한가지 유전자를 도입하여 글리포제이트에 저항성을 유도한 작물이 대부분이지만 글리포제이트를 분해하는 글리포제이트 산화환원효소(Glyphosate oxidoreductase, GOX)를 CP4-EPSPS와 같이 도입한 작물(캐놀라)도 개발된 사례가 있다(Duke et al., 2005, Outlooks on Pest Management-October: 208-211).On the other hand, glyphosate herbicides that are widely used in farms are non-selective, non-residual, broad-spectrum herbicides, foliage herbicides that have been used by Monsanto for more than 20 years and are easily absorbed and transferred to plants after treatment. The absorbed herbicide component slowly kills plants by inhibiting the EPSPS enzyme (5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase) of the aromatic amino acid biosynthesis process (Dill GM, 2005, Pest Manag. Sci. , 61: 211-218). In nature, bacteria that break down glyphosate or are resistant to glyphosate have been found, and studies have been made to identify and utilize genes from them. The most widely used gene for producing glyphosate- resistant crops is CP4-EPSPS , which is isolated from Agrobacterium sp and overexpressed in crops for resistance (Dill GM, 2005, Pest Manag. Sci). ., 61: 211-218). CP4-EPSPS Most crops induce resistance to glyphosate by introducing a single gene, but glyphosate oxidoreductase (GOX), which degrades glyphosate, is introduced with CP4-EPSPS. (Canola) has also been developed (Duke et al., 2005, Outlooks on Pest Management- October: 208-211).

감자는 종에 따라 다르지만 봄에서 가을까지 전 기간동안에 재배가 가능한 작물이므로 실제 거의 모든 잡초가 방제 대상이 된다. 따라서, 선택성 제초제를 잡초의 종 및 생육시기 등에 따라 여러 번 살포하는 기술보다는 비선택성 제초제를 사용할 수 있는 방안이 강구된다면 잡초방제에 더욱 효율적일 것이라는 생각으로 비선택성 제초제 한 가지에 대해서만 저항성을 가지는 형질전환작물들이 개발되어 10여년간 사용되어왔다. 그런데 동일 제초제를 계속해서 사용하게 됨에 따라 제초제 및 분해 중간산물의 생물내 축적, 해당 제초제에 잘 방제되지 않는 잡초의 번무와 잡초군락 변이, 저항성 잡초 출현 촉진 등의 문제점이 발생하고 있다 (Owed & Zelaya, 2005, Pest Manag. Sci., 61:301-311; Arregui et al., 2003, Pest manag. Sci., 60: 163-166; Sandermann H., 2006, Trends in Plant Sci., 11: 324-328). 아울러 친환경 농업을 위해서는 가능한 한 저농도의 제초제 살포가 요구된다. 그런데 비선택성 제초제라 할지라도 동일 농도에서 모든 잡초를 똑같이 방제하지는 못하기 때문에 저농도 처리시에는 미방제 잡초가 발생하게 된다. 따라서 잡초방제 측면에서의 이러한 기술적 과제들을 해결하기 위해서는 상가 및 상승작용을 가지는 비선택성 제초제 조합을 찾아 저농도로 혼합처리 또는 체계처리할 수 있도록 해야 하며, 이를 위해서는 적어도 두 가지의 비선택성 제초제에 저항성을 가지는 감자를 육성하는 것이 바람직하다.Potatoes vary depending on the species, but practically all weeds are controlled because they can be grown throughout the spring to fall season. Therefore, the transformation that has resistance to only one non-selective herbicide is thought to be more efficient for weed control if the method of using non-selective herbicide is devised rather than the technique of spraying the selective herbicide several times depending on the species and the growing season of the weed. Crops have been developed and used for over a decade. However, as the same herbicide continues to be used, problems such as accumulation of herbicides and degradation intermediates in living organisms, weeding and weed colonization that are poorly controlled by the herbicides, and the emergence of resistant weeds occur (Owed & Zelaya). , 2005, Pest Manag.Sci . , 61: 301-311; Arregui et al., 2003, Pest manag.Sci . , 60: 163-166; Sandermann H., 2006, Trends in Plant Sci. , 11: 324- 328). In addition, environmentally friendly agriculture requires spraying as low a herbicide as possible. However, even non-selective herbicides do not control all weeds at the same concentration, so uncontrolled weeds occur at low concentrations. Therefore, in order to solve these technical problems in terms of weed control, it is necessary to find a combination of additive and synergistic non-selective herbicides so that they can be mixed or systematically treated at low concentration. Eggplants are desirable to grow potatoes.

한편, 감자는 4 배체인 염색체 특성 때문에 다른 작물에 비해 교배하기가 어려우며 이형 접합성이므로 교배 후 후대에서 모두 분리되는 육종상의 어려움을 가지고 있어서 한 개의 품종을 선발하기 위해서는 약 10년의 기간이 소요된다. 따라서, 형질전환법에 의해 만들어진 감자의 어떤 특성을 교배육종을 통해 다른 품종에 전이시키려는 방법은 효율적이지 못하다. 그러나, 감자는 식물학적으로 줄기에 해당하는 괴경으로 증식되는 작물로 형질전환체의 유전적 안정성 확보 측면에서 다른 작물에 비해 매우 유리하다(Ghislain et al., 1997, Biotechnology and the Potato, International Potato Center, Peru). 이러한 특성 때문에 감자에 외부 유전자를 도입하려면 각 품종별로 형질전환체를 만드는 것이 필요하며, 품종별 형질전환 기술이 확립되어야 한다. 그런데 그동안 개발된 감자 형질전환체는 대서(Atlantic), 데지레(Desiree), 슈피리어(Superior), 러셋(Russet) 버뱅크(Burbank) 등 몇 가지 외래 종으로 제한되어 있다(Choi et al., 1996, Kor. J Plant Tiss. Cult., 23: 97-101; Youm et al., 2002, Kor. J Plant Biotech., 29: 93-98). 따라서, 국내 육종가에 의해 개발된 신품종 감자를 이용한 형질전환 감자가 요구되고 있다.On the other hand, potatoes are more difficult to cross compared to other crops due to chromosomal characteristics, which are tetraploids, and because they are heterozygous, they have breeding difficulties that are separated from later generations after mating, so it takes about 10 years to select one variety. Therefore, a method of transferring certain characteristics of potatoes produced by the transformation method to other varieties through hybrid breeding is not efficient. Potatoes, however, are botanically grown as tubers, which are stems, which are very advantageous over other crops in terms of ensuring genetic stability of the transformants (Ghislain et al., 1997, Biotechnology and the Potato , International Potato Center). , Peru). Because of these characteristics, it is necessary to make transformants for each variety in order to introduce foreign genes into potatoes, and a transformation technology for each variety must be established. However, potato transformants developed in the past are limited to several foreign species such as Atlantic, Desire, Superior, Russet Burbank, and others (Choi et al., 1996, Kor.J Plant Tiss. Cult. , 23: 97-101; Youm et al., 2002, Kor.J Plant Biotech ., 29: 93-98). Therefore, there is a need for transgenic potatoes using new varieties of potatoes developed by domestic breeders.

한편, 외래 유전자를 식물체에 도입하는 식물 형질전환 방법으로는 아그로박 테리움과 같은 생물 운반체를 이용하여 DNA를 도입하는 방법, DNA 함유 미세입자를 고압 분사하는 방법(particle bombardment), 전기천공법(electroporation), 미세주사법(microinjection) 등이 알려져 있지만(Hansen & Wright, 1999, Trends Plant Sci., 4:226-231), 최근 가장 일반적으로 활용되고 있는 식물 형질전환 방법은 식물 병원균인 아그로박테리움(Agrobacterium tumefaciens)을 운반체로 이용하는 것이다. 이들 세균은 그들의 Ti(tumor-inducing) 또는 Ri(root-inducing) 플라스미드 DNA중 일부인 T-DNA를 감염된 식물 세포내로 전이시키는 능력을 갖고 있다. 따라서, 목적 유전자를 T-DNA내에 재조합한 후 이를 보유한 균과 식물체를 공동배양하면 식물세포의 형질전환이 가능해진다(Binns et al., 1988, Ann Rev Microbiol., 42: 575-606). 이때 목적 유전자가 도입된 세포 또는 식물체를 선발하기 위해서 주로 항생제 내성 유전자를 표지로 사용해 왔으나, 이렇게 해서 만들어진 형질전환작물을 재배하면 자연적으로 환경 또는 인축에 항생제 내성 유전자를 노출시키기 때문에 "항생제 내성 확산"이라는 문제를 야기시킬 우려가 높다. 따라서 항생제 내성 표지 유전자를 사용하지 않는 형질전환기술을 개발하고(Scutt et al., 2002, Biochimie, 84: 1119-1126), 이를 통해 창출한 소위 항생제 내성 문제가 없는 형질전환작물("항생제 마커-프리 작물")의 활용이 강력히 요구되고 있다.On the other hand, as a plant transformation method for introducing foreign genes into the plant, a method of introducing DNA using a biological carrier such as Agrobacterium, a method of high-pressure spraying DNA-containing microparticles (particle bombardment), an electroporation method ( Although electroporation and microinjection are known (Hansen & Wright, 1999, Trends Plant Sci. , 4: 226-231), the most commonly used plant transformation method is Agrobacterium, a plant pathogen. Agrobacterium tumefaciens ) is used as a carrier. These bacteria have the ability to transfer T-DNA, which is part of their tumor-inducing (Ti) or Ri (root-inducing) plasmid DNA, into infected plant cells. Therefore, plant cells can be transformed by recombining the target gene into T-DNA and then co-culturing the plant with the bacteria (Binns et al., 1988, Ann Rev Microbiol. , 42: 575-606). In this case, antibiotic resistance genes have been mainly used as markers to select cells or plants to which target genes have been introduced. However, cultivation of transgenic crops thus produced naturally exposes antibiotic resistance genes to the environment or human beings. There is a high possibility of causing the problem. Therefore, we developed a transformation technique that does not use antibiotic resistance marker genes (Scutt et al., 2002, Biochimie , 84: 1119-1126), and created the so-called transformant crops without the problem of antibiotic resistance ("Antibiotic marker- Free crops ”) is strongly required.

따라서, 본 발명의 목적은 두 가지의 비선택적 제초제에 대한 저항성 유전자를 포함하는 식물 형질전환용 발현 벡터 및 이 벡터로 형질전환된 식물 형질전환용 미생물을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an expression vector for plant transformation comprising resistance genes for two non-selective herbicides and microorganisms for plant transformation transformed with the vector.

본 발명의 다른 목적은 상기 발현벡터로 형질전환되어 두 가지의 비선택적 제초제에 대해 복합 저항성을 나타내는 항생제 마커-프리 감자 식물체를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an antibiotic marker-free potato plant which is transformed with the expression vector and shows complex resistance to two non-selective herbicides.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 감자 식물체의 제조방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method for producing the potato plant.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 감자 식물체의 재배지에 글루포시네이트 및 글리포제이트를 혼합 또는 체계 처리함으로써 잡초방제 효과를 증진시키는 제초제의 처리 방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method of treating herbicides which enhances weed control effect by mixing or systematically treating glufosinate and glyphosate on the plantation of the potato plant.

상기 목적에 따라, 본 발명은 bar 유전자 및 CP4-EPSPS 유전자를 포함하는 식물 형질전환용 발현 벡터를 제공한다.In accordance with the above object, the present invention provides an expression vector for plant transformation comprising a bar gene and a CP4-EPSPS gene.

상기 다른 목적에 따라, 본 발명은 상기 발현벡터로 형질전환된 아그로박테리움을 제공한다.According to another object of the present invention, the present invention provides Agrobacterium transformed with the expression vector.

상기 또 다른 목적에 따라, 본 발명은 상기 발현벡터로 형질전환되고 항생제 마커 유전자를 포함하지 않는, 항생제 마커-프리(marker free) 제초제 복합 저항성 감자 식물체를 제공한다.According to another object of the present invention, the present invention provides an antibiotic marker-free herbicide complex resistant potato plant, which is transformed with the expression vector and does not include an antibiotic marker gene.

상기 또 다른 목적에 따라, 본 발명은 (1) bar 유전자 및 CP4-EPSPS 유전자를 포함하는 식물 형질전환용 발현벡터를 제조하는 단계, (2) 상기 발현벡터로 아그로박테리움(Agrobacterium)을 형질전환시켜 형질전환된 아그로박테리움을 얻는 단계, (3) 상기 형질전환된 아그로박테리움을 감자 식물체의 조직과 공동배양하는 단계, (4) 상기 공동배양된 감자 식물체 조직으로부터 형질전환된 신초를 선발하여 신장시키고 뿌리를 유기하는 단계를 포함하는, 제초제 복합 저항성 감자 식물체의 제조 방법을 제공한다.According to another object of the present invention, (1) preparing an expression vector for plant transformation comprising a bar gene and CP4-EPSPS gene, (2) transforming Agrobacterium ( Agrobacterium ) with the expression vector (3) co-culturing the transformed Agrobacterium with the tissue of the potato plant, and (4) selecting transformed shoots from the co-cultivated potato plant tissue. It provides a method for producing herbicide complex resistant potato plant, comprising the step of stretching and organically rooting.

상기 또 다른 목적에 따라, 본 발명에서는 상기 제초제 복합 저항성 감자 식물체의 재배지에 글루포시네이트 및 글리포제이트를 혼합 또는 체계 처리하여 잡초를 방제하는 방법을 제공하는 것이다.According to still another object, the present invention provides a method for controlling weeds by mixing or systematically treating glufosinate and glyphosate on a plantation of the herbicide complex resistant potato plant.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 제초제 복합 저항성 감자 식물체는 글루포시네이트 암모늄 저항성 bar 유전자와 제초제 글리포제이트 저항성 CP4-EPSPS 유전자를 포함하는 식물 형질전환용 발현벡터로 형질전환되어 상기 유전자들을 모두 발현하므로 비선택적 제초제인 글루포시네이트 암모늄과 글리포제이트에 대해 복합 저항성을 나타낸다. 또한, 본 발명의 감자 식물체는 항생제 표지 유전자를 포함하지 않으므로, 항생제 내성 확산 문제를 일으키지 않는 장점이 있다. 본 발명에서 제초제 복합 저항성 감자 식물체의 제조를 위해 사용할 수 있는 감자로는 태동밸리(Taedong Valley), 얼리밸리(Early Valley), 대서(Atlantic), 데지레(Desiree), 슈피리어(Superior), 러셋(Russet), 버뱅크(Burbank) 등을 예시할 수 있으며, 태동밸리가 더욱 바람직하다.The herbicide complex-resistant potato plant of the present invention is transformed with a plant transformation expression vector comprising a glufosinate ammonium resistant bar gene and a herbicide glyphozate resistant CP4-EPSPS gene to express all of the genes. It exhibits complex resistance to glufosinate ammonium and glyphosate. In addition, the potato plant of the present invention does not include the antibiotic marker gene, there is an advantage that does not cause antibiotic resistance diffusion problem. Potatoes that can be used for the production of herbicide complex resistant potato plants in the present invention include Taedong Valley, Early Valley, Atlantic, Desiree, Superior, Russet (Russet), Burbank (Burbank) and the like can be exemplified, the Taedong Valley is more preferred.

본 발명의 상기 발현벡터는 아그로박테리움(Agrobacterium)과 함께 감자 식 물체에 도입될 것이므로, 아그로박테리움에서 복제, 발현 및 선별이 가능하도록 구성된 어떠한 벡터라도 본 발명에서 사용할 수 있다. 본 발명의 바람직한 예에서는, 식물체 선발인자로 bar 유전자를 포함하는 플라스미드 pCAMBIA 3300(Center for Application of Molecular Biology to International Agriculture, Australia)에 CaMV 35S 프로모터에 의해 발현이 조절되도록 제초제 저항성 유전자 CP4-EPSPS를 삽입하여 제조된 식물 형질전환용 발현 벡터 p35S-EPSPS-B를 사용한다. 플라스미드 p35S-EPSPS-B의 유전자 배열이 도 1b에 나타나 있다.Since the expression vector of the present invention will be introduced to the potato-type object with Agrobacterium ( Agrobacterium ), any vector configured to enable replication, expression and selection in Agrobacterium can be used in the present invention. In a preferred embodiment of the invention, the herbicide resistance gene CP4-EPSPS is inserted into the plasmid pCAMBIA 3300 (Center for Application of Molecular Biology to International Agriculture, Australia) containing the bar gene as a plant selector to regulate expression by the CaMV 35S promoter. Expression vector p35S-EPSPS-B for plant transformation was prepared. The gene sequence of plasmid p35S-EPSPS-B is shown in Figure 1b.

본 발명에서 식물 형질전환용 아그로박테리움 균주로는 통상 이용되는 어떠한 균주라도 사용이 가능하다. 구체적으로 본 발명에서는, 식물시료에 침투하여 외래 유전자를 전달하는데 필요한 병원성이 큰 것으로 알려진 아그로박테리움 투메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens), 더욱 바람직하게는 아그로박테리움 투메파시엔스 EHA 105 (A. tumefaciens EHA 105)를 이용한다. 상기 식물 형질전환용 발현운반체 p35S-EPSPS-B로 형질전환된 아그로박테리움 투메파시엔스 EHA 105 (아그로박테리움 투메파시엔스 EHA 105/p35E-Bar)는 2006년 10월 25일자로 한국생명공학연구원 유전자은행에 기탁번호 KCTC 11008BP로 기탁되었다.Agrobacterium strain for plant transformation in the present invention can be used any strain commonly used. Specifically, in the present invention, Agrobacterium tumefaciens ( Agrobacterium tumefaciens ), which is known to have high pathogenicity necessary to penetrate plant samples and transfer foreign genes, and more preferably Agrobacterium tumefaciens EHA 105 ( A. tumefaciens EHA) 105). The Agrobacterium tumefaciens EHA 105 (Agrobacterium tumefaciens EHA 105 / p35E-Bar) transformed with the plant transformant expression carrier p35S-EPSPS-B was October 25, 2006. The gene bank was deposited with the accession number KCTC 11008BP.

본 발명의 벡터로 형질전환된 상기 아그로박테리움을 감자의 잎, 줄기 또는 엽병과 같은 감자 식물체 조직과 공동배양한 후 먼저 신초를 유기 신장시키고, 이어 뿌리 발생 및 신장을 유도시키는 2단계 배양법을 통해 형질전환체를 얻는다. 형질전환체를 선발하기 위해 신초를 유기 신장시키는 배양단계에서는 통상의 배양 배지, 예를 들어, MS 고체배지(Murashige & Skoog, Physiol. Plant 15:473-497, 1962)에 포스피노트리신을 첨가한 배지를 이용하여 형질전환체를 선발할 수 있다. 이때, 포스피노트리신은 배지에 0.1 내지 10 mg/L, 바람직하게는 0.5 내지 5 mg/L의 양으로 첨가할 수 있다. 형질전환체 선발용 배지는 또한 지아틴(Zeatin), 지베렐린(Gibbelleic acid 3)과 같은 식물 생장 호르몬을 각각 1.0 내지 5.0 mg/L, 및 0.05 내지 0.5 mg/L의 양으로 포함할 수 있다.The Agrobacterium transformed with the vector of the present invention is co-cultured with potato plant tissues such as leaves, stems, or leaf diseases of potatoes, and then organically elongated shoots, and then through a two-step culture method of inducing root development and elongation. Obtain a transformant. In the culturing step of organic elongation of shoots to select a transformant, phosphinothricin is added to a conventional culture medium, for example, MS solid medium (Murashige & Skoog, Physiol. Plant 15: 473-497, 1962). The transformant may be selected using a medium. At this time, phosphinothricin may be added to the medium in an amount of 0.1 to 10 mg / L, preferably 0.5 to 5 mg / L. The transformant selection medium may also contain plant growth hormones such as Zeatin and Gibbelleic acid 3 in amounts of 1.0 to 5.0 mg / L, and 0.05 to 0.5 mg / L, respectively.

이어서, 얻어진 형질전환체를 대상으로 중합효소 연쇄 반응(PCR) 증폭, 실시간 PCR (RT-PCR), 서던 혼성화반응(Southern hybridization), 효소면역분석법(ELISA) 등을 실시하여 유전자의 도입 및 안정적 발현 여부를 확인할 수 있다. 얻어진 형질전환 식물의 제초제 저항성 여부는 글루포시네이트암모늄의 엽신 국부처리 반응, 글리포제이트가 처리된 잎 절편에서의 쉬키메이트(shikimate) 축적 확인 등의 생물검정법으로 조사할 수 있고, 나아가 전식물체에 글루포시네이트암모늄과 글리포제이트의 단독처리 또는 혼합처리를 통해서 제초제 저항성 여부를 최종 확인할 수 있다.Subsequently, the obtained transformants were subjected to polymerase chain reaction (PCR) amplification, real-time PCR (RT-PCR), Southern hybridization, enzyme immunoassay (ELISA), and the like to introduce and stably express genes. You can check whether or not. The herbicide resistance of the obtained transgenic plants can be examined by bioassay such as chlorophyll localization reaction of glufosinate ammonium and confirmation of shikimate accumulation in glyphosate-treated leaf sections. Final treatment of herbicide resistance can be achieved through single or mixed treatment of glufosinate ammonium and glyphosate.

본 발명의 형질전환 감자 식물체는 비선택성 제초제인 글루포시네이트 암모늄과 글리포제이트에 대해 복합 저항성을 가지므로 글루포시네이트 암모늄과 글리포제이트를 상기 식물체의 재배지에 처리함으로써 잡초에 대해 상승된 방제효과를 얻을 수 있다.The transgenic potato plants of the present invention have complex resistance to glufosinate ammonium and glyphosate, which are non-selective herbicides, so that they are elevated to weeds by treating glufosinate ammonium and glyphosate on the plantation of the plant. Control effect can be obtained.

따라서, 본 발명에서는 또한 본 발명의 형질전환 감자 식물체의 재배지에 글루포시네이트 암모늄 및 글리포제이트를 혼합 또는 체계 처리하여 잡초를 방제하는 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention also provides a method for controlling weeds by mixing or systematically treating glufosinate ammonium and glyphosate in the plantation of the transgenic potato plant of the present invention.

본 발명의 두 가지 비선택성 제초제에 저항성을 가지는 감자를 재배하면 잡초방제를 위해 선택할 수 있는 약제가 하나에서 두 가지로 확대되기 때문에 잡초방제 체계(혼합처리 및 체계처리)를 보다 원활하게 세울 수 있고, 서로 다른 특성의 제초제를 사용하게 됨에 따라 잡초방제효과를 향상시킬 수 있어 궁극적으로 보다 적은 노동력 투입으로 감자 생산성을 높이는 효과를 가진다.Cultivation of potatoes resistant to the two non-selective herbicides of the present invention allows the weed control system (mixing and system treatment) to be more smoothly established since the drug selection for weed control is expanded from one to two. As we use herbicides with different properties, weed control effects can be improved, ultimately increasing the productivity of potatoes with less labor input.

또한, 한 가지 비선택성 제초제만 사용할 수 있도록 제작된 감자를 재배할 경우, 제초제를 계속적으로 사용함으로 인해 저항성 잡초의 조기 출현 문제가 발생될 수 있는데 본 발명의 감자는 서로 다른 기작의 제초제를 교대로 처리할 수 있기 때문에 저항성 잡초 조기 출현 문제를 막거나 최소화시킬 수 있다. 아울러 글리포제이트 제초제는 자연계에서 이미 몇몇 저항성 잡초가 발생된 것으로 보고되고 있는 바(Sandermann H. 2006, Trends in Plant Sci., 11: 324-328), 저항성 잡초 발생이 보고되지 않은 글루포시네이트를 처리함으로서 이들을 용이하게 방제할 수 있다(Duke et al., 2005, Outlooks on Pest Management - October: 208-211).In addition, when cultivating potatoes made to use only one non-selective herbicide, the continuous use of herbicides may cause the problem of early emergence of resistant weeds, the potato of the present invention alternately alternately herbicides of different mechanisms The treatment can prevent or minimize the problem of early emergence of resistant weeds. In addition, glyphosate herbicides have already been reported in nature with some resistant weeds (Sandermann H. 2006, Trends in Plant Sci ., 11: 324-328). These can be easily controlled by treating them (Duke et al., 2005, Outlooks on Pest Management-October: 208-211).

아울러, 본 발명의 형질전환 감자 재배지의 잡초를 방제하기 위해 글루포시네이트 및 글리포제이트 제초제를 혼합처리 할 경우, 상기 제초제들이 상승효과를 나타내므로 최종 처리 약량(제초제 투입량)을 낮출 수 있어 환경부담을 감소시키는 효과를 가진다.In addition, when glufosinate and glyphosate herbicides are mixed in order to control the weeds of the transgenic potato plantation of the present invention, the herbicides exhibit a synergistic effect, thereby lowering the final treatment amount (herbicide dosage). It has the effect of reducing the burden.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위 가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, it will be apparent to those of ordinary skill in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples.

실시예 1: 제초제 내성 유전자의 발현운반체인 p35S-EPSPS-B의 제조Example 1: Preparation of p35S-EPSPS-B, an expression carrier of herbicide tolerance gene

Bar 유전자를 포함하는 pCAMBIA3300(Center for Application of Molecular Biology to International Agriculture, Australia)의 CaMV 35S 프로모터와 NOS 종결인자 사이에 CP4-EPSPS 유전자를 도입하여 식물체용 발현 벡터 p35S-EPSPS-B를 제작하였다 (도 1b).Plant expression vector p35S-EPSPS-B was constructed by introducing the CP4-EPSPS gene between the CaMV 35S promoter and the NOS terminator of pCAMBIA3300 (Center for Application of Molecular Biology to International Agriculture, Australia) containing the Bar gene (Fig. 1b).

구체적으로, 먼저 CP4-EPSPS (CP4 5-enol-pyruvylshikimate-3-phosphate synthase) 유전자를 분리하기 위하여, BglII 및 SacI 제한효소 위치가 각각 도입된 서열번호 1 및 서열번호 2의 프라이머를 합성하였다. 또한 유전자 변형 콩인 라운드업-레디(Roundup-Ready®, Monsanto) 콩에서 통상적인 방법으로 총 RNA를 분리하고, 이로부터 역전사효소를 이용하여 cDNA를 제조하였다. 상기의 프라이머와 합성 cDNA를 사용하여 94℃에서 1분, 52℃에서 1분, 72℃에서 2분의 1사이클의 PCR을 30회 수행하여 CP4-EPSPS 유전자를 증폭한 후, 공급자가 제공하는 프로토콜에 따라 증폭된 PCR 산물을 pGEM-T Easy에 클로닝한 다음 염기서열을 결정하였고, 얻어진 플라스미드를 pCP4-EPSPS라 명명하였다.Specifically, in order to first separate the CP4-EPSPS (CP4 5-enol-pyruvylshikimate-3-phosphate synthase) gene, primers of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2 to which BglII and SacI restriction enzyme positions were introduced, respectively. Furthermore transgenic kongin Roundup - separating the total RNA in the ready (Roundup-Ready ®, Monsanto) in the conventional manner beans, and cDNA was prepared using reverse transcriptase therefrom. After amplifying CP4-EPSPS gene by performing 30 cycles of PCR for 1 minute at 94 ° C, 1 minute at 52 ° C, and 2 minutes at 72 ° C using the above primer and synthetic cDNA, a protocol provided by a supplier PCR products amplified according to the cloned in pGEM-T Easy and then the nucleotide sequence was determined, and the resulting plasmid was named pCP4-EPSPS.

최종적으로 bar 유전자를 포함하는 pCAMBIA3300의 CaMV 35S 프로모터와 NOS 종결인자 사이에 CP4-EPSPS를 도입하여 p35S-EPSPS-B를 제작하였다 (도 1b). 구체 적으로, pCAMBIA3300을 CaMV 35S 프로모터 하류의 BamHI과 NOS 종결인자 상류의 SacI으로 절단한 위치에 pCP4-EPSPS를 BglII와 SacI 제한효소로 절단하여 얻은 CP4-EPSPS 절편을 삽입하여 p35S-EPSPS-B를 제작하였다.Finally, p35S-EPSPS-B was prepared by introducing CP4-EPSPS between the CaMV 35S promoter and the NOS terminator of pCAMBIA3300 including the bar gene (FIG. 1B). Specifically, p35S-EPSPS-B was obtained by inserting a CP4-EPSPS fragment obtained by cleaving pCP4-EPSPS with BglII and SacI restriction enzyme at a position where pCAMBIA3300 was cleaved with BamHI and SacI upstream of the CaMV 35S promoter upstream of NOS terminator. Produced.

p35S-EPSPS-B를 안(An)의 방법(An, Meth. Enzymol., 153: 292-305, 1987)에 따라 아그로박테리움 투메파시엔스 EHA105 (Hood, et al., Trans. Res., 2: 208-218, 1993)에 도입하였으며, 얻어진 아그로박테리움 균주를 아그로박테리움 투메파시엔스 EHA 105/p35E-Bar로 명명하여 한국생명공학연구원 부설 유전자은행(KCTC)에 2006년 10월 25일자로 수탁번호 KCTC 11008BP로서 기탁하였다.p35S-EPSPS-B was converted to Agrobacterium tumefaciens EHA105 (Hood, et al., Trans. Res. , 2) according to the method of An (An, Meth. Enzymol. , 153: 292-305, 1987) . 208-218, 1993), and the resulting Agrobacterium strain was named Agrobacterium tumefaciens EHA 105 / p35E-Bar, and was assigned to the Korea Biotechnology Research Institute (KCTC) on October 25, 2006. It was deposited as accession number KCTC 11008BP.

실시예 2: 감자의 효율적인 재분화 조건 확립Example 2: Efficient Regeneration of Potatoes

형질전환재료인 감자(Solanum tuberosum)는 국내 신품종인 태동밸리(Taedong Valley)와 얼리밸리(Early Valley)를 이용하였고, 대조구로 대서(Atlantic)를 이용하였다. 태동밸리는 중생종 품종으로서 강원대학교 한국육종소재은행에서 개발하였으며, W870을 모본으로 하고 A88431-1을 부본으로 하여 인공교배로 육성된 가공용 감자 품종으로서 2002년에 국가품종목록에 등재되었다(등재번호 202002000007). 얼리밸리는 극조생 품종으로서 휴면이 짧아 2기작이 가능하며, 선크리스프(Suncrisp)를 모본으로 하고 A87109-10을 부본으로 하여 인공교배로 육성된 품종이다 (품종보호출원번호 2002-06, 품종명칭출원번호 2002-24).Potato ( Solanum tuberosum ) was used as a new varieties of Taedong Valley and Early Valley, and Atlantic was used as a control. Taedong Valley was developed by Korea Breeding Material Bank of Kangwon National University as a cultivar of varieties, and it was listed on the national breed list in 2002 as a potato varieties grown by artificial breeding with W870 as a model and A88431-1 as a copy (registered number 202002000007). ). Early Valley is a short-lived varieties with short dormancy, which allows two operations, and is a breed bred by artificial breeding using Suncrisp as a model and A87109-10 as a copy (breed protection application number 2002-06, varietal name application). No. 2002-24).

먼저 이들 감자 절편체에서의 효율적인 재분화 조건 규명을 위하여 5가지 재분화 배지를 사용하여 신초형성 정도를 조사하였다. MS 배지(Murashige & Skoog, Physiol. Plant, 15:473-497, 1962)를 기본으로, 3 % 슈크로스, 0.8 % 아가(agar)를 첨가하였으며, pH는 5.7로 조정하였다. 또한, 표 1에 기재된 것과 같이 다양한 호르몬을 배지에 첨가하였다.First, the degree of shoot formation was investigated using five differentiation media to identify efficient regeneration conditions in these potato slices. Based on MS medium (Murashige & Skoog, Physiol. Plant , 15: 473-497, 1962), 3% sucrose, 0.8% agar was added and the pH was adjusted to 5.7. In addition, various hormones were added to the medium as described in Table 1.

Figure 112006095591795-pat00001
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페트리디쉬당 10-20 절편의 조직을 치상하고 계대배양하였으며 최소 6개의 페트리디쉬를 조사하여 재분화율을 평가하였다. 감자의 조직 배양조건은 광도 2,000 룩스, 광주기 16/8시간, 배양온도 24℃로 하였다.Ten to twenty sections of tissue per petri dish were wounded and subcultured, and at least six petri dishes were examined to evaluate the regeneration rate. The tissue culture conditions of potatoes were 2,000 lux, 16/8 hours photoperiod, and culture temperature 24 ℃.

그 결과는 표 2에 나타내었다. 대서나 태동밸리에 비해 얼리밸리는 어느 배지를 사용해도 재분화율이 떨어졌다. 대서와 태동밸리는 M3 배지에서 90 % 이상의 높은 재분화율을 보였다. 이러한 결과를 기준으로 본 발명에서는 재분화율이 높은 태동밸리를 형질전환 재료로 사용하였다.The results are shown in Table 2. Compared to the Great Ocean and Taedong Valley, Early Valley had a lower regeneration rate using any medium. Daedae and Taedong Valley showed high regeneration rate over 90% in M3 medium. Based on these results, in the present invention, Taedong Valley, which has high regeneration rate, was used as a transformation material.

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실시예 3: 감자의 형질전환Example 3: Transformation of Potatoes

실시예 1에서 제조된 p35S-EPSPS-B 벡터로 형질전환된 아그로박테리움의 단일 콜로니를 취하여 카나마이신 50 mg/L이 첨가된 LB배지에 접종하고 이것을 28℃ 교반배양기에서 180 rpm의 속도로 하룻밤 배양하여 균농도가 600 nm에서의 흡광도 0.8이 되도록 배양한 후, 배양액을 3000 rpm으로 원심분리하여 얻어진 아그로박테리움을 MS 액체배지에 동량으로 희석하였다.A single colony of Agrobacterium transformed with the p35S-EPSPS-B vector prepared in Example 1 was taken and inoculated into LB medium to which 50 mg / L of kanamycin was added and incubated overnight at a speed of 180 rpm in a 28 ° C. agitator. Then, the culture was incubated so as to have an absorbance of 0.8 at 600 nm, and the Agrobacterium obtained by centrifuging the culture solution at 3000 rpm was diluted in the same amount in MS liquid medium.

감자의 절편체(잎, 줄기, 엽병)를 일정한 크기로 잘라 사전배양배지(potato pre-culture media, PPM)(표 3)에서 24시간 배양한 다음, 상기에서 제조된 아그로박테리움 희석액에 넣어 10분간 감염시켰다. 그 후, 이를 멸균된 여과지에서 10분간 건조시키고, 건조된 절편을 공배양 배지(potato co-culture media, PCM)에서 48시간동안 암배양한 후 선발 배지(potato selection media, PSM)에 옮겨 재분화 선발을 통해 신초를 유기하였다. 재분화된 신초들을 포스피노트리신 5 mg/L가 각각 포함된 계대배양배지(sub-culture media, SUM)에 옮겨 생존하는 것들을 선발하였다. 선발된 신초들은 호르몬이 없이 항생제 카베니실린 500 mg/L가 포함된 기본 MS 고체배지(PRMM 배지)에서 발근시켰다. 선발된 신초들의 증식을 위해서도 항생제 카베니실린 500 mg/L가 포함된 기본 MS 고체배지를 이용하였다.Cut potato slices (leaves, stems, and leaf diseases) into a certain size and incubated for 24 hours in a pre-culture medium (PPM) (Table 3), and then put in the Agrobacterium dilution prepared above 10 Infected for a minute. Thereafter, it was dried for 10 minutes in sterile filter paper, and the dried sections were incubated for 48 hours in a potato co-culture media (PCM), and then transferred to a selection medium (PSA) for regeneration. The shoots were organic through. The subdivided shoots Survivors were selected for transfer to sub-culture media (SUM) containing 5 mg / L of phosphinothricin, respectively. Selected shoots were rooted in basic MS solid medium (PRMM medium) containing 500 mg / L of antibiotic carbenicillin without hormones. Basic MS solid medium containing 500 mg / L of antibiotic carbenicillin was also used for proliferation of selected shoots.

Figure 112006095591795-pat00003
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태동밸리와 대서 두 품종의 기내 배양된 식물체로부터 잎, 줄기, 엽병의 절편체를 채취한 후 이들을 각각 barCP4 - EPSPS 유전자가 포함된 아그로박테리움과 공동배양한 결과, 포스피노트리신 0.5 mg/L이 첨가된 PSM 배지에서 10일 후부터 절편체의 절단면에서 캘러스가 형성되기 시작하였으며 약 6-8주 후에 신초가 발생하기 시작하였다. 1차 선발배지에서 유기된 여러 신초들을 포스피노트리신 5 mg/L이 첨가된 SUM 배지로 옮긴 후 형질전환식물체를 선발하였다. 형질전환과정 중 신초유도 선발배지(PSM)와 발근 유도 선발배지(PRMM)에서 선발된 개체의 신초발생율과 발근율은 표 4와 같았다.Explants of leaves, stems, and leaf diseases were collected from incubated plants of the Taedong Valley and the Great Atlantic, and co-cultured with Agrobacterium containing the bar and CP4 - EPSPS genes, respectively, phosphinothricin 0.5 mg With / L Callus began to form on the cut surface of the explants after 10 days in PSM medium, and shoots began to develop after about 6-8 weeks. Transgenic plants were selected after transferring various shoots from primary selection medium to SUM medium containing 5 mg / L of phosphinothricin. Shooting incidence and rooting rates of individuals selected from shoot-induced selection medium (PSM) and rooting-induced selection medium (PRMM) during transformation were shown in Table 4.

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상기의 과정을 수회 실시하여 형질전환된 개체를 다수 얻고 이를 다음과 같이 토양순화를 하였다. 즉 발근된 개체를 조심스럽게 꺼내어 물에 잘 씻은 다음 원예용 부농상토 5호가 담긴 폿트에 이식하고 이를 1주일동안 비닐 덮힌 생육상자의 과습조건에 유지시킨 다음, 이후 2-3일간 간헐적으로 비닐을 벗겨 자연조건에 서서히 적응토록 하였다.The above procedure was performed several times to obtain a large number of transformed individuals, and the soil was purified as follows. In other words, carefully remove the rooted objects, rinse them well in water, and transplant them into pots containing horticulture soil No. 5. Adapt slowly to natural conditions.

실시예 4: 감자 형질전환체의 유전자 도입 확인Example 4 Confirmation of Gene Introduction of Potato Transformants

실시예 3에서 얻어진 식물체에 대해서 PCR, 서던분석(Southern analysis), 효소면역반응 분석 등을 통해 유전자 도입여부를 확인하였다.The plant obtained in Example 3 was confirmed whether the gene was introduced through PCR, Southern analysis, enzyme immunoassay analysis.

1) PCR을 통한 검정1) Assay by PCR

선발된 형질전환 태동밸리 감자 식물체(E3-6)의 형질전환 여부를 확인하기 위해서, bar 유전자 특이 프라이머인 서열번호 4 및 서열번호 5, CP4-EPSPS 유전자 특이 프라이머인 서열번호 6 및 서열번호 7로 기재되는 프라이머를 이용하여 PCR을 실시하였다. PCR 증폭반응은 퍼킨 엘머(Perkin Elmer)사의 GeneAmp PCR 시스템 9700에서 실시하였는 바, 94℃에서 3분간 변성반응시킨 후, 94℃에서 30초 변성, 60℃(bar)/65.6℃(CP4-EPSPS)에서 30초 중합(polymerization) 어닐링(annealing), 그리고 72℃에서 30초씩 35회 신장(extension) 반응을 행하고, 72℃에서 10분간 추가 신장시켰다. 사용한 효소는 Taq 중합효소(Takara)이며 PCR 증폭의 결과는 1.0 %(w/v) 아가로즈 젤(agarose gel)에서 전기영동으로 확인하였다. 비교를 위해 감자 비형질전환체(NC) 및 플라스미드 p35S-EPSPS-B (PC)를 이용하여 동일하게 실시하였다.In order to confirm the transformation of the selected transformed dongdong Valley potato plant (E3-6), the bar gene specific primers SEQ ID NO: 4 and SEQ ID NO: 5, CP4-EPSPS gene specific primers SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO: 7 PCR was performed using the primers described. PCR amplification reaction was performed in Perkin Elmer GeneAmp PCR system 9700, after denaturation reaction at 94 ℃ for 3 minutes, 30 seconds denaturation at 94 ℃, 60 ℃ ( bar ) / 65.6 ℃ ( CP4-EPSPS ) 30 seconds of polymerization annealing at 30 ° C., and extension reaction at 35 ° C. for 30 seconds, followed by further extension at 72 ° C. for 10 minutes. The enzyme used was Taq polymerase (Takara) and the results of PCR amplification were confirmed by electrophoresis on 1.0% (w / v) agarose gel. The same was done using potato nontransformer (NC) and plasmid p35S-EPSPS-B (PC) for comparison.

그 결과, 선발된 감자 식물체 시료에서 barCP4-EPSPS 밴드가 관찰되어, 감자 식물체 내에 상기 유전자들이 삽입된 것을 확인할 수 있었다(도 2).As a result, bar and CP4-EPSPS bands were observed in the selected potato plant samples, confirming that the genes were inserted into the potato plants (FIG. 2).

2) 서던 혼성화 반응(Southern hybridization) 분석을 통한 형질전환체의 확인2) Identification of transformants through Southern hybridization analysis

온실에서 생육중인 형질전환된 태동밸리 감자 식물체 및 비형질전환 감자 식물체의 잎으로부터 디엔이지® 플랜트 맥시 키트(DNeasy® Plant Maxi kit, QIAGEN 사)를 이용하여 게놈 DNA를 각각 추출하였다. 얻어진 게놈 DNA 30 ㎍씩을 제한효소 EcoRI 및 HindIII로 절단하여 아가로즈 겔에서 전기영동을 수행하였다. 상기 겔 상의 게놈 DNA를 제타프로브 멤브레인(Zeta Probe membrane, Bio-Rad 사)으로 전달한 후, 상기 멤브레인에 전달된 DNA와 bar 유전자의 일부분인 0.4 kb 절편 및 CP4-EPSPS 유전자의 일부분인 1.0 kb 절편을 32P로 표지한 유전자 단편을 탐침으로 이용하여 혼성화(hybridization) 반응을 수행하였다. 혼성화 반응이 종료된 후, 멤브레인을 세척하고, X-선 필름에 노출시켜 밴드를 확인하였다.Diene not from leaves of transformed potato plants gestation valley and non-transformed potato plants are grown in the greenhouse conversion ® Plant Maxi Kit, to extract the genomic DNA using the (DNeasy Plant Maxi ® kit, QIAGEN Inc.), respectively. 30 μg of each of the obtained genomic DNAs was digested with restriction enzymes EcoRI and HindIII and electrophoresed on an agarose gel. After transferring genomic DNA on the gel to Zeta Probe membrane (Bio-Rad), a 0.4 kb fragment, which is part of the DNA and bar genes delivered to the membrane, and a 1.0 kb fragment, which is part of the CP4-EPSPS gene, are transferred. A hybridization reaction was performed using a 32 P-labeled gene fragment as a probe. After the hybridization reaction was complete, the membrane was washed and exposed to an X-ray film to identify the bands.

그 결과, 형질전환되지 않은 대조군 식물체(NT)에서는 어떠한 밴드도 나타나지 않았으나 형질전환된 식물체(E3)는 barCP4-EPSPS 유전자 모두 3개의 밴드로 존재하여 감자 게놈 내에 안정적으로 도입되었음을 알 수 있었다(도 3; A: bar 유전자, B: CP4-EPSPS 유전자). CP4-EPSPS는 식물이 가지고 있는 것과도 혼성화되어 3개 이상의 밴드가 나타난 것으로 보인다.As a result, no band was found in the untransformed control plant (NT), but the transformed plant (E3) was found to be stably introduced into the potato genome because the bar and CP4-EPSPS genes exist in three bands ( 3: A: bar gene, B: CP4-EPSPS gene). CP4-EPSPS hybridizes with the plant's appearance and appears to have more than three bands.

3) 효소면역반응(ELISA) 검정3) ELISA assay

ELISA 방법은 GM 작물에 도입된 유전자에 의해 생산되는 단백질을 특이적으로 인지해 내는 항체 단백질을 이용하는 정량적 검정방법이다. 태동밸리 감자 형질전환체(E3-6)의 EPSPS 단백질 발현 정도를 관찰하고자, 감자 형질전환체로부터 일반적인 방법으로 단백질 시료를 얻은 후, EPSPS 항체를 이용한 효소면역반응을 실행하였다. EPSPS를 검출하기 위하여 Agdia PSP 74000/0096 PathoScreen Kit을 사용하여 ELISA-DAS 방법(Clark & Adams, 1977, Journal of General Virology, 34: 475-483)으로 조사하였다. 비교를 위해, 감자 비형질전환체(N) 및 플라스미드 p35S-EPSPS-B로 형질전환된 아그로박테리움을 이용하여 동일하게 실시하였다.ELISA is a quantitative assay using antibody proteins that specifically recognize proteins produced by genes introduced into GM crops. In order to observe the expression level of EPSPS protein of the E. coli transformant (E3-6), protein samples were obtained from potato transformants in a general manner, and then enzyme-immunized reactions using EPSPS antibodies were performed. In order to detect EPSPS, it was investigated by ELISA-DAS method (Clark & Adams, 1977, Journal of General Virology , 34: 475-483) using Agdia PSP 74000/0096 PathoScreen Kit. For comparison, the same was done using Agrobacterium transformed with potato non-transformer (N) and plasmid p35S-EPSPS-B.

그 결과, 감자 형질전환체의 경우 1.332의 흡광도를 보여 비형질전환체(N)에 비해 34배의 흡광도 증가가 관찰되었고 1.230의 흡광도를 보인 대조구 플라스미드(P)보다 높은 단백질 발현양상을 나타내었다(도 4).As a result, the potato transformant showed an absorbance of 1.332, which showed a 34-fold increase in absorbance compared to the non-transformant (N), and showed a higher protein expression than the control plasmid (P) having an absorbance of 1.230 ( 4).

실시예 5: 감자 형질전환체의 제초제 저항성 검정Example 5: Herbicide Resistance Assay of Potato Transformants

재분화 식물체의 제초제 저항성 생물검정을 위하여 두 단계로 조사하였다. 첫 번째 단계는 간이검정법으로서 bar 저항성의 경우는 잎의 일부에 글루포시네이트암모늄을 도포처리하여 세포괴사 여부를, EPSPS 저항성의 경우에는 글리포제이트 용액에 치상된 잎절편 내의 쉬키메이트 축적여부를 조사하여 평가하는 것이다. 두 번째 단계에서는 식물체가 정상적인 생육을 거쳐 일정한 크기에 이르렀을 때 비선택성 제초제를 식물체 전체에 경엽처리하여 실제 제초제 저항성을 나타내는지를 확인하는 것이다.Two stages were investigated for herbicide resistant bioassay of regenerated plants. The first step is a simple assay. In the case of bar- resistance, glufosinate ammonium is applied to a part of the leaves to determine cell necrosis. Investigate and evaluate. In the second step, when the plant reaches normal size through normal growth, non-selective herbicides are applied to the whole plant to check whether they show actual herbicide resistance.

1) 제초제 저항성의 간이검정1) Simple Test of Herbicide Resistance

Bar 유전자 활성 여부를 알기 위한 간이검정으로서 글루포시네이트암모늄 용액을 250 - 1000 ㎍/㎖ 농도로 조제하여(0.1 % 트윈 20 함유) 순화된 어린 식물체 잎의 약 1cm2에 10 ㎕씩 도포처리하였다. 그 결과 태동밸리 감자형질전환체는 세포괴사가 전혀 관찰되지 않았지만 비형질전환체는 황화증상과 함께 세포괴사가 일어났다.As a simple assay for determining whether the Bar gene is active, glufosinate ammonium solution was prepared at a concentration of 250-1000 µg / ml (containing 0.1% Tween 20), and 10 µl was applied to about 1 cm 2 of purified young plant leaves. As a result, no cell necrosis was observed in the Taedong Valley potato transformant, but cell necrosis occurred with the sulfidation symptom.

한편, CP4-EPSPS 유전자 활성 여부를 알기 위한 간이검정으로서 글리포제이트 용액에 치상한 식물체 조직의 쉬키메이트 축적 여부를 조사하였다(김 등, 2006, 식생공지, 33:57-63). 글리포제이트의 EPSPS 저해로 인해 쉬키메이트가 축적되면 380 nm에서의 흡광도가 비형질전환체에서와 같이 증가한다. 실험 결과, 감자 형질전환 식물체는 흡광도 증가가 관찰되지 않아 글리포제이트에 대해 저항성인 것으로 판단되었다 (표 5).On the other hand, as a simple test for determining the CP4-EPSPS gene activity, it was examined whether Shichimate accumulated in plant tissues grafted in glyphosate solution (Kim et al., 2006, vegetation announcement , 33: 57-63). The accumulation of shchimate due to EPSPS inhibition of glyphosate increases the absorbance at 380 nm as in nontransformers. As a result, potato transgenic plants were found to be resistant to glyphozate because no increase in absorbance was observed (Table 5).

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2) 전식물체 경엽처리에 의한 제초제 저항성 검정2) Herbicide Resistance Assay by Whole Plant Foliage Treatment

기내에서 번식중인 발근된 태동밸리 감자 비형질전환체와 형질전환체를 부농상토 5호가 담긴 직경 13 cm, 높이 12 cm의 원형 폿트에 이식하여 순화시킨 다음, 온실(주간 25℃ 내외/야간 20℃ 내외)에서 2개월간 생장시켰다 (지상부가 20-30 cm 정도 자람). 제초제 글리포제이트 원제 (순도 62 %, (주) 경농)와 글루포시네이트암모늄(순도 50 %, 바이엘 크롭사이언스)을 트윈 20 0.1 % + 아세톤 43 % 용액에 각각 750 ㎍/㎖ 및 500 ㎍/㎖ 농도로 용해시킨 후, 얻어진 제초제 용액들을 각각 단독으로 또는 혼합하여 감자 식물체의 잎에 흠뻑 젖을 정도로 폿트당 50 ㎖씩 살포하였다.Root-produced embryos of the native plant and transformants transformed on board were transplanted into a circular pot of 13 cm in diameter and 12 cm in height containing No. 5, and then purified. 2 months (20-30 cm above ground). Herbicide Glyphozate Raw Material (62% Purity, Light Co., Ltd.) and Glufosinate Ammonium (50% Purity, Bayer CropScience) were added to a solution of Tween 20 0.1% + Acetone 43% in 750 μg / ml and 500 μg /, respectively. After dissolving at the ml concentration, the herbicide solutions obtained were sprayed at 50 ml per pot soaking the leaves of potato plants, either alone or mixed, respectively.

제초제가 처리된 감자 식물체를 온실조건에 옮겨, 처리 후 2일째와 7일째에 잎의 엽록소 함량 변화와 광계 II의 광량자 수율 변화를 측정하여 제초활성 반응을 조사하였다. 잎의 엽록소 함량은 엽록소계(SPAD 502, Minolta, Japan)를 이용하여 비파괴적으로 조사하였으며, 광량자 수율값은 펄스 진폭 변조 형광계(Pulse Amplitude Modulation Fluorometer; PAM 2000, Walz, Germany)를 이용하여 하기 수학식 1에 따라 조사하였다:Herbicide-treated potato plants were transferred to greenhouse conditions, and the herbicidal response was examined by measuring the chlorophyll content of leaves and the photon yield change of photosystem II on the second and seventh days after treatment. The chlorophyll content of the leaves was investigated non-destructively using the chlorophyllometer (SPAD 502, Minolta, Japan), and the photon yield value was determined using the Pulse Amplitude Modulation Fluorometer (PAM 2000, Walz, Germany). It was investigated according to equation 1:

광량자 수율 =(Fm'-Ft)/Fm'Photon yield = (FmF-Ft) / Fm '

상기 식에서, Fm'는 명조건에서의 최대 형광 수율, Ft는 명조건에서의 최소 형광 수율을 의미한다.In the above formula, Fm 'means maximum fluorescence yield in bright conditions, and Ft means minimum fluorescence yield in bright conditions.

그 결과, 비형질전환체에 글루포시네이트암모늄을 단독처리한 경우, 처리 후 2일째에 괴사 증상이 나타나기 시작하였고, 이때 광량자 수율값은 무처리구의 41 % 수준이었지만 엽록소 함량에서는 차이가 관찰되지 않았다. 3일째에는 잎이 마르기 시작하여 5일째에 거의 고사되었으며, 처리 후 7일째에는 엽록소 함량과 광량자 수율 모두 0.0 이었다. 그러나, 형질전환체(E3-6)는 약해가 전혀 나타나지 않아 모든 값이 무처리구와 동일한 수치를 보였다(표 6 및 표 7). 한편, 비형질전환체에 글리포제이트를 단독처리한 경우, 처리 후 2일째에는 제초활성이 전혀 나타나지 않아 광량자 수율과 엽록소 함량 공히 무처리구와 차이가 거의 없었다. 처리 후 7일째는 생육억제와 황화증상이 나타났으며 이 때 광량자 수율은 0.647로서 무처리구의 82.9 % 수준이었고, 엽록소 함량은 무처리구의 52.7 % 수준을 보였다. 그러나 형질전환체(E3-6)는 약해가 전혀 나타나지 않아 모든 값이 무처리구와 동일한 수치를 보였다(표 6 및 표 7).As a result, when glufosinate ammonium alone was treated with the non-transformant, necrosis began to appear on the second day after the treatment. At this time, the photon yield was 41% of the untreated group, but no difference was observed in the chlorophyll content. On the third day, the leaves began to dry and almost died on the fifth day, and on the seventh day after treatment, both the chlorophyll content and the photon yield were 0.0. However, the transformant (E3-6) showed no weakness at all, and all the values showed the same values as the untreated group (Tables 6 and 7). On the other hand, when the glyphosate alone was treated with the non-transformant, no herbicidal activity was observed on the second day after the treatment, so that the photon yield and the chlorophyll content were almost the same as those of the untreated group. At 7 days after treatment, growth inhibition and sulphide symptoms were observed. Photon yield was 0.647, which was 82.9% of untreated, and chlorophyll content was 52.7% of untreated. However, the transformant (E3-6) showed no damage at all, and all the values showed the same values as the untreated group (Table 6 and Table 7).

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글리포제이트와 글루포시네이트암모늄을 혼합 처리한 경우에는 글루포시네이트암모늄을 단독처리한 경우와 비슷한 결과를 나타내었다. 이상의 실험결과를 종합해 볼 때, E3-6 형질전환 감자는 두 제초제를 각각 단독으로 처리할 때나 혼합하여 동시처리할 때에도 동일한 저항성이 나타남을 확인하였다(도 5). When glyphosate and glufosinate ammonium were mixed, the result was similar to that of glufosinate ammonium alone. In summary, the results showed that E3-6 transgenic potatoes showed the same resistance when both herbicides were treated alone or when they were mixed and treated simultaneously (FIG. 5).

실시예 6: 비선택성제초제 혼합처리에 의한 잡초방제 효과의 상승Example 6 Enhancement of Weed Control Effect by Nonselective Herbicide Mixing Treatment

글루포시네이트와 글리포제이트를 실제로 혼합처리했을 때 잡초방제의 상승효과가 있는지를 알아보기 위하여 온실조건에서의 실험을 수행하였다. 실험에 사용한 식물 초종은 콩, 목화, 까마중, 어저귀, 자귀풀, 도꼬마리, 메꽃 등 7종이었다.In order to examine whether synergistic effects of weed control were obtained when glufosinate and glyphosate were actually mixed, experiments were conducted under greenhouse conditions. The plant species used in the experiment were seven species, such as beans, cotton, crow, tabby, larvae, dokmari, and buckthorn.

식물을 350 cm2 사각 폿트에 파종하고, 온실조건(주간 온도 25-35℃/야간온도 20-25℃, 14시간 광주기)에 두어 11일간 육성하였다. 처리 화합물은 원제형태의 글루포시네이트 암모늄(순도 51.0 %, 바이엘그롭사이언스)과 글리포제이트 이소프로필아민 (순도 62.0 %, (주) 경농)을 사용하였다. 약제처리의 경우, 글루포시네이트는 성분량(active ingredient, ai)으로 0, 20, 40, 80, 160 g/ha 처리농도를 설정하고, 글리포제이트는 0, 16, 32, 63, 125, 250, 500 g/ha 처리 농도를 두어 각각의 농도별로 단제 또는 합제를 만들어 조합처리(combinatorial treatment)하였다. 최종 처리 용액 내에는 제초제 성분 이외에 아세톤과 트윈 20이 각각 50 %, 0.1 % 함유되어 있으며 이로 인한 약해는 관찰되지 않았다.The plants were sown in 350 cm 2 square pots and placed in greenhouse conditions (day temperature 25-35 ° C./night temperature 20-25 ° C., 14 hours photoperiod) for 11 days. As the treatment compound, glufosinate ammonium (purity 51.0%, Bayer Gropsscience) and glyphosate isopropylamine (purity 62.0%, light concentrate) were used. In the case of pharmaceutical treatment, glufosinate sets 0, 20, 40, 80, 160 g / ha as the active ingredient (ai), and glyphosate is 0, 16, 32, 63, 125, 250 In addition, 500 g / ha treatment concentrations were made at each concentration to prepare a combination or a combination (combinatorial treatment). In addition to the herbicide component, the final treatment solution contained 50% and 0.1% of acetone and tween 20, respectively, and no harmful effects were observed.

제초활성 평가는 약제처리 후 온실조건에 2주 동안 생육시키면서 각 초종에 대한 제초활성을 처리 후 14일째에 각각 달관조사(0-100 %)하였다. 그 후 평균 방제가를 구하여 제초활성 정도를 표시하였고, 혼합처리에 의한 상호작용성 평가와 그 정도는 콜비 방법(Colby, 1967, Weeds, 15: 20-22)에 준하여 분석하였다. 즉, 실측치(observed value)가 기대치(expected value)와 같아 뺀 값이 0이면 상가작용, 실측치가 상대적으로 높아서 양수가 얻어지면 상승작용, 실측치가 낮아서 음수가 얻어지면 길항작용성이 있음을 나타낸다. 이 때 상승 및 길항 작용성 정도는 실측치에서 기대치를 뺀 값의 양수 또는 음수의 크기로 나타내며 수치가 큰 값은 상호작용성 정도가 큰 것으로 해석된다(김 등, 2005, 한잡초지, 25(3): 171-178).The herbicidal activity was assessed by herbicide activity (0-100%) at 14 days after treatment with each herbicide while growing in greenhouse conditions for 2 weeks. After that, the average control value was obtained and the degree of herbicidal activity was displayed. The interaction evaluation by the mixing treatment and the degree were analyzed according to Colby's method (Colby, 1967, Weeds , 15: 20-22). In other words, if the observed value is equal to the expected value and subtracted from 0, the additive value is relatively high and the measured value is relatively high, indicating that the positive value is synergistic and the lower value is antagonistic. At this time, the rise and antagonistic acting degree refers to the size of the positive or negative of a value obtained by subtracting the expected value from the found value is a large value is interpreted as a large interactive level (Kim et al., 2005, if a weed, 25 (3 ): 171-178).

실험결과, 모든 처리 농도 조합에서 0 - 14.4의 값이 얻어져 두 제초제를 혼합처리의 경우 길항작용성은 나타나지 않았고 상가 또는 약한 상승작용을 보였다(표 8). 이는 단독처리보다는 혼합처리했을 때 제초효과가 높아짐을 의미하기 때문에 보다 적은 양의 제초제 투입이 가능함을 보여준다.Experimental results showed that values of 0-14.4 were obtained for all combinations of treatment concentrations, so that both herbicides did not exhibit antagonistic activity and showed an additive or weak synergy (Table 8). This means that the herbicide effect is increased when mixed rather than the single treatment, so that a smaller amount of herbicide can be added.

Figure 112006095591795-pat00008
Figure 112006095591795-pat00008

본 발명의 형질전환 감자 식물체는 두 가지의 비선택성 제초제에 복합 저항성을 가지므로 잡초방제효과를 향상시킬 수 있어 궁극적으로 보다 적은 노동력 투입으로 감자 생산성을 높이는 효과를 가지며, 이의 재배시 상기 두 가지의 비선택성 제조체를 혼합처리 할 경우, 상승적인 제초효과가 나타나므로 최종 처리 약량(제초제 투입량)을 낮출 수 있어 환경부담을 감소시키는 효과를 가진다. 또한, 본 발명의 감자는 항생제 마커-프리이기 때문에 항생제 내성 확산 문제를 일으키지 않으며, 우수 품질의 가공용 감자 재배를 확산시킬 수 있어 농가소득을 증대시키는 효과를 가진다.The transgenic potato plants of the present invention have complex resistance to two non-selective herbicides, so that weed control effects can be improved, and ultimately, the productivity of potatoes is increased by less labor input. When the non-selective preparation is mixed, synergistic herbicidal effect is shown, which reduces the final treatment dose (herbicide input), thereby reducing the environmental burden. In addition, since the potato of the present invention is an antibiotic marker-free, it does not cause the problem of antibiotic resistance spreading, and can improve the quality of processed potato cultivation, thereby increasing farm income.

<110> Korea Research Institute of Chemical Technology Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology KNU-Industry Cooperation Foundation <120> POTATO PLANT HAVING MULTIPLE RESISTANCES AGAINST HERBICIDES AND PROCESS FOR THE PREPARATION THEREOF <130> FPD/200611-0243 <160> 7 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer for CP4-EPSPS gene <220> <221> misc_feature <222> (5)..(10) <223> BglII restriction site <400> 1 tagcagatct ttcaagaatg g 21 <210> 2 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer for CP4-EPSPS gene <220> <221> misc_feature <222> (4)..(9) <223> SacI restriction site <400> 2 ttcgagctca tcaggcagcc t 21 <210> 3 <211> 1604 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CP4-EPSPS gene <400> 3 agatctttca agaatggcac aaattaacaa catggcacaa gggatacaaa cccttaatcc 60 caattccaat ttccataaac cccaagttcc taaatcttca agttttcttg tttttggatc 120 taaaaaactg aaaaattcag caaattctat gttggttttg aaaaaagatt caatttttat 180 gcaaaagttt tgttccttta ggatttcagc atcagtggct acagcctgca tgcttcacgg 240 tgcaagcagc cggcccgcaa ccgcccgcaa atcctctggc ctttccggaa ccgtccgcat 300 tcccggcgac aagtcgatct cccaccggtc cttcatgttc ggcggtctcg cgagcggtga 360 aacgcgcatc accggccttc tggaaggcga ggacgtcatc aatacgggca aggccatgca 420 ggccatgggc gccaggatcc gtaaggaagg cgacacctgg atcatcgatg gcgtcggcaa 480 tggcggcctc ctggcgcctg aggcgccgct cgatttcggc aatgccgcca cgggctgccg 540 cctgaccatg ggcctcgtcg gggtctacga tttcgacagc accttcatcg gcgacgcctc 600 gctcacaaag cgcccgatgg gccgcgtgtt gaacccgctg cgcgaaatgg gcgtgcaggt 660 gaaatcggaa gacggtgacc gtcttcccgt taccttgcgc gggccgaaga cgccgacgcc 720 gatcacctac cgcgtgccga tggcctccgc acaggtgaag tccgccgtgc tgctcgccgg 780 cctcaacacg cccggcatca cgacggtcat cgagccgatc atgacgtgcg atcatacgga 840 aaagatgctg cagggctttg gcgccaacct taccgtcgag acggatgcgg acggcgtgcg 900 caccatccgc ctggaaggcc gcggcaagct caccggccaa gtcatcgacg tgccgggcga 960 cccgtcctcg acggccttcc cgctggttgc ggccctgctt gttccgggct ccgacgtcac 1020 catcctcaac gtgctgatga accccacccg caccggcctc atcctgacgc tgcaggaaat 1080 gggcgccgac atcgaagtca tcaacctgcg ccttgccggc ggcgaagacg tggcggacct 1140 gcgcgttcgc tcctccacgc tgaagggcgt cacggtgccg gaagaccgcg cgcctccgat 1200 gatcgacgaa tatccgattc tcgctgtcgc cgccgccttc gcggaagggg cgaccgtgat 1260 gaacggtctg gaagaactcc gcgtcaagga aagcgaccgc ctctcggccg tcgccaatgg 1320 cctcaagctc aatggcgtgg attgcgatga gggcgagacg tcgctcgtcg tgcgtggccg 1380 ccctgacggc aaggggctcg gcaacgcctc gggcgccgcc gtcgccaccc atctcgatca 1440 ccgcatcgcc atgagcttcc tcgtcatggg cctcgtgtcg gaaaaccctg tcacggtgga 1500 cgatgccacg atgatcgcca cgagcttccc ggagttcatg gacctgatgg ccgggctggg 1560 cgcgaagatc gaactctccg atacgaaggc tgcctgatga gctc 1604 <210> 4 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer for bar gene <400> 4 cggtctgcac catcgtcaac c 21 <210> 5 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer for bar gene <400> 5 gtccagctgc cagaaaccca c 21 <210> 6 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer for CP4-EPSPS gene <400> 6 ccgtaaggaa ggcgacac 18 <210> 7 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer for CP4-EPSPS gene <400> 7 aggaagctca tggcgatg 18 <110> Korea Research Institute of Chemical Technology          Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology          KNU-Industry Cooperation Foundation <120> POTATO PLANT HAVING MULTIPLE RESISTANCES AGAINST HERBICIDES AND          PROCESS FOR THE PREPARATION THEREOF <130> FPD / 200611-0243 <160> 7 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer for CP4-EPSPS gene <220> <221> misc_feature (222) (5) .. 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(9) <223> SacI restriction site <400> 2 ttcgagctca tcaggcagcc t 21 <210> 3 <211> 1604 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CP4-EPSPS gene <400> 3 agatctttca agaatggcac aaattaacaa catggcacaa gggatacaaa cccttaatcc 60 caattccaat ttccataaac cccaagttcc taaatcttca agttttcttg tttttggatc 120 taaaaaactg aaaaattcag caaattctat gttggttttg aaaaaagatt caatttttat 180 gcaaaagttt tgttccttta ggatttcagc atcagtggct acagcctgca tgcttcacgg 240 tgcaagcagc cggcccgcaa ccgcccgcaa atcctctggc ctttccggaa ccgtccgcat 300 tcccggcgac aagtcgatct cccaccggtc cttcatgttc ggcggtctcg cgagcggtga 360 aacgcgcatc accggccttc tggaaggcga ggacgtcatc aatacgggca aggccatgca 420 ggccatgggc gccaggatcc gtaaggaagg cgacacctgg atcatcgatg gcgtcggcaa 480 tggcggcctc ctggcgcctg aggcgccgct cgatttcggc aatgccgcca cgggctgccg 540 cctgaccatg ggcctcgtcg gggtctacga tttcgacagc accttcatcg gcgacgcctc 600 gctcacaaag cgcccgatgg gccgcgtgtt gaacccgctg cgcgaaatgg gcgtgcaggt 660 gaaatcggaa gacggtgacc gtcttcccgt taccttgcgc gggccgaaga cgccgacgcc 720 gatcacctac cgcgtgccga tggcctccgc acaggtgaag tccgccgtgc tgctcgccgg 780 cctcaacacg cccggcatca cgacggtcat cgagccgatc atgacgtgcg atcatacgga 840 aaagatgctg cagggctttg gcgccaacct taccgtcgag acggatgcgg acggcgtgcg 900 caccatccgc ctggaaggcc gcggcaagct caccggccaa gtcatcgacg tgccgggcga 960 cccgtcctcg acggccttcc cgctggttgc ggccctgctt gttccgggct ccgacgtcac 1020 catcctcaac gtgctgatga accccacccg caccggcctc atcctgacgc tgcaggaaat 1080 gggcgccgac atcgaagtca tcaacctgcg ccttgccggc ggcgaagacg tggcggacct 1140 gcgcgttcgc tcctccacgc tgaagggcgt cacggtgccg gaagaccgcg cgcctccgat 1200 gatcgacgaa tatccgattc tcgctgtcgc cgccgccttc gcggaagggg cgaccgtgat 1260 gaacggtctg gaagaactcc gcgtcaagga aagcgaccgc ctctcggccg tcgccaatgg 1320 cctcaagctc aatggcgtgg attgcgatga gggcgagacg tcgctcgtcg tgcgtggccg 1380 ccctgacggc aaggggctcg gcaacgcctc gggcgccgcc gtcgccaccc atctcgatca 1440 ccgcatcgcc atgagcttcc tcgtcatggg cctcgtgtcg gaaaaccctg tcacggtgga 1500 cgatgccacg atgatcgcca cgagcttccc ggagttcatg gacctgatgg ccgggctggg 1560 cgcgaagatc gaactctccg atacgaaggc tgcctgatga gctc 1604 <210> 4 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer for bar gene <400> 4 cggtctgcac catcgtcaac c 21 <210> 5 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer for bar gene <400> 5 gtccagctgc cagaaaccca c 21 <210> 6 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer for CP4-EPSPS gene <400> 6 ccgtaaggaa ggcgacac 18 <210> 7 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer for CP4-EPSPS gene <400> 7 aggaagctca tggcgatg 18

Claims (14)

제초제 저항성 bar 유전자 및 CP4-EPSPS 유전자를 포함하고 도 1b에 나타낸 개열 지도를 갖는 플라스미드 p35S-EPSPS-B인 것을 특징으로 하는, 감자식물체 형질전환용 발현벡터.Expression vector for potato plant transformation, comprising a plasmid p35S-EPSPS-B comprising a herbicide resistant bar gene and a CP4-EPSPS gene and having a cleavage map shown in FIG. 삭제delete 제 1 항의 발현벡터로 형질전환된 아그로박테리움.Agrobacterium transformed with the expression vector of claim 1. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 아그로박테리움이 아그로박테리움 투메파시엔스 EHA 105/p35E-Bar(기탁번호: KCTC 11008BP)인 것을 특징으로 하는 아그로박테리움.Agrobacterium is Agrobacterium characterized in that the Agrobacterium tumefaciens EHA 105 / p35E-Bar (Accession Number: KCTC 11008BP). 제 1 항의 발현벡터로 형질전환되고 항생제 마커 유전자를 포함하지 않는, 항생제 마커-프리(marker free) 제초제 복합 저항성 감자 식물체.An antibiotic marker free herbicide complex resistant potato plant, transformed with the expression vector of claim 1 and comprising no antibiotic marker gene. 삭제delete 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 감자 식물체가 제 1 항의 발현벡터로 형질전환된 아그로박테리움 투메파시엔스 EHA 105/p35E-Bar(기탁번호: KCTC 11008BP)로 형질전환시켜 제조된 것임을 특징으로 하는, 항생제 마커-프리 제초제 복합 저항성 감자 식물체.Antimicrobial marker-free herbicide complex resistance, characterized in that the potato plant was prepared by transforming with Agrobacterium tumefaciens EHA 105 / p35E-Bar (Accession Number: KCTC 11008BP) transformed with the expression vector of claim 1 Potato plant. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 감자가 태동밸리 품종의 감자인 것을 특징으로 하는, 항생제 마커-프리 제초제 복합 저항성 감자 식물체.Antimicrobial marker-free herbicide complex resistant potato plant, characterized in that the potato is a potato of the Taedong Valley variety. (1) 제 1 항의 발현벡터를 제조하는 단계,(1) preparing the expression vector of claim 1, (2) 상기 발현벡터로 아그로박테리움(Agrobacterium)을 형질전환시켜 형질전환된 아그로박테리움을 얻는 단계,(2) transforming Agrobacterium with the expression vector to obtain transformed Agrobacterium, (3) 상기 형질전환된 아그로박테리움을 감자 식물체의 조직과 공동배양하는 단계, 및(3) co-culturing the transformed Agrobacterium with the tissue of the potato plant, and (4) 상기 공동배양된 감자 식물체 조직으로부터 형질전환된 신초를 선발하여 신장시키고 뿌리를 유기하는 단계를 포함하는,(4) selecting and extending transformed shoots from the co-cultivated potato plant tissues and organically rooting them, 제초제 복합 저항성 감자 식물체의 제조 방법.Method for producing herbicide complex resistant potato plants. 삭제delete 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 단계 2의 아그로박테리움이 아그로박테리움 투메파시엔스 EHA 105/p35E-Bar (기탁번호: KCTC 11008BP)인 것을 특징으로 하는 방법.The Agrobacterium of step 2 is Agrobacterium tumefaciens EHA 105 / p35E-Bar (Accession Number: KCTC 11008BP). 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 단계 3의 감자가 태동밸리 품종의 감자인 것을 특징으로 하는 방법.Characterized in that the potato of step 3 is a potato of the Taedong Valley variety. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 단계 4의 신초 선발이 감자 식물체 조직을 포스피노트리신(phosphinothricin)을 함유하는 배지에서 배양하여 형질전환된 신초를 선발하는 것임을 특징으로 하는 방법.The selection of the shoots of step 4 is characterized in that the potato plant tissues are cultured in a medium containing phosphinothricin to select the transformed shoots. 제 5 항의 항생제 마커-프리 제초제 복합 저항성 감자 식물체의 재배지에 글루포시네이트 및 글리포제이트를 혼합 또는 체계 처리하여 잡초를 방제하는 방법.A method for controlling weeds by mixing or systematically treating glufosinate and glyphosate in a plantation of the antibiotic marker-free herbicide complex resistant potato plant of claim 5.
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