KR100900928B1 - CaRma1H1 gene increasing plant stress resistance and transgenic plants transformed by CaRma1H1 gene - Google Patents

CaRma1H1 gene increasing plant stress resistance and transgenic plants transformed by CaRma1H1 gene Download PDF

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Abstract

본 발명은 생물학적 또는 비생물학적 스트레스에 대한 저항성을 증가시키는 고추 유래의 CaRma1H1 단백질, 상기 단백질을 코딩하는 유전자, 상기 단백질의 효소활성, 상기 유전자를 포함하는 재조합 벡터, 상기 재조합 벡터로 형질전환된 식물체, 상기 유전자를 이용하여 식물체의 스트레스에 대한 저항성을 증가시키는 방법, 상기 방법에 의해 스트레스 저항성이 증가된 형질전환 식물체 및 이의 종자에 관한 것이다. 본 발명에서 분리된 CaRma1H1 유전자 및 상기 유전자로부터 발현되는 CaRma1H1 단백질은 식물의 스트레스에 대한 저항성을 증가시킬 수 있다.The present invention provides CaRma1H1 protein derived from pepper which increases resistance to biological or abiotic stress, gene encoding the protein, enzymatic activity of the protein, recombinant vector comprising the gene, plant transformed with the recombinant vector, The present invention relates to a method of increasing resistance of a plant to stress using the gene, a transformed plant having increased stress resistance by the method, and a seed thereof. The CaRma1H1 gene isolated from the present invention and the CaRma1H1 protein expressed from the gene may increase resistance to stress of plants.

고추, 스트레스 저항성, CaRma1H1, 형질전환, 유비퀴티네이션 Chili, stress resistant, CaRma1H1, transformation, ubiquitation

Description

식물 스트레스 저항성을 증가시키는 CaRma1H1유전자 및 상기 유전자가 도입된 형질전환 식물체{CaRma1H1 gene increasing plant stress resistance and transgenic plants transformed by CaRma1H1 gene}CaRma1H1 gene increasing plant stress resistance and transgenic plants transformed by CaRma1H1 gene

도 1은 CaRma1H1 유전자의 시퀀스 분석을 나타낸 것이다. CaRma1H1 유전자는 1369개의 뉴클레오티드로 구성되어 있으며, 코딩되는 영역은 회색선과 같다.1 shows sequence analysis of the CaRma1H1 gene. The CaRma1H1 gene consists of 1369 nucleotides, and the region to be encoded is gray.

도 2는 CaRma1H1 유전자의 아미노산 서열을 나타낸 것이다. 252개의 아미노산으로 구성된 단백질로서 애기장대와 유사도가 높은 단백질과 비교분석을 나타낸 결과이다. 일치하는 아미노산은 회색으로 나타낸 것이고 링 핑거 도메인은 적색으로 표시하였다. Figure 2 shows the amino acid sequence of the CaRma1H1 gene. It is a protein composed of 252 amino acids and shows a comparative analysis with a protein with high similarity to Arabidopsis. Consistent amino acids are shown in gray and ring finger domains are shown in red.

도 3은 비생물학적 스트레스 조건에서 CaRma1H1 유전자의 노던 블롯 분석 결과를 나타낸 것이다. Figure 3 shows the Northern blot analysis of the CaRma1H1 gene in abiotic stress conditions.

도 4는 CaRma1H1 단백질의 효소활성 분석을 나타낸 것이다. CaRma1H1 단백질에 MBP(maltose binding protein)를 붙인 다음 오토 유비퀴티네이션을 수행한 것으로, UBA1, UBC8, 유비퀴틴, CaRma1H1을 넣어주고 시간의 흐름에 따라 단백질 변화를 확 인하기 위해서 MBP의 특이적인 항체를 웨스턴 블롯 분석을 실시하였다. Figure 4 shows the enzyme activity analysis of CaRma1H1 protein. MBP (maltose binding protein) was attached to CaRma1H1 protein, followed by auto ubiquitination, and UBA1, UBC8, ubiquitin, CaRma1H1 were added, and MBP-specific antibodies were used to confirm protein changes over time. Blot analysis was performed.

(a) 40 mM Tris-HCl, pH 7.5, 5 mM MgCl2, 2 mM ATP, 2 mM 디티오트레이톨(DTT), 300 ng/μl 유비퀴틴, 25 μM MG132, 500 ng UBA1, 500 ng UBC8, MBP-CaRma1H1 500 ng을 각각의 튜브에 넣어준 후 30℃ 배양기에서 배양하고, 5, 10, 20, 40, 60분 후 각각 2X 시료 완충용액을 30 μl 넣어준 후 100℃에서 5분간 끓이고 anti-MBP 항체를 이용하여 웨스턴 블롯을 수행한 결과이다. (a) 40 mM Tris-HCl, pH 7.5, 5 mM MgCl 2 , 2 mM ATP, 2 mM dithiothreitol (DTT), 300 ng / μl ubiquitin, 25 μM MG132, 500 ng UBA1, 500 ng UBC8, MBP -CaRma1H1 500 ng into each tube and incubated in a 30 ℃ incubator, after 5, 10, 20, 40, 60 minutes each 2X sample buffer 30 μl and boiled at 100 ℃ for 5 minutes and anti-MBP Western blot is performed using the antibody.

(b), (a)와 같은 조성에서 E1인 UBA1, E2인 UBC8, 그리고 유비퀴틴을 하나씩 제거한 후 anti-MBP항체를 이용하여 웨스턴 블롯을 수행한 결과이다. The results of Western blot using anti-MBP antibody after the removal of UBA1 (E1), UBC8 (E2), and ubiquitin (E1) and ubiquitin in the same composition as (b) and (a).

(C) C3HC4 타입의 링 핑거 도메인을 가지는 CaRma1H1 단백질에서 시스틴과 히스티딘 중 한 개씩 돌연변이를 주었을 때, 효소활성이 나타나지 않는 것을 anti-MBP 웨스턴 블롯을 이용하여 분석한 결과이다. (C) Anti-MBP Western blot analysis showed that the enzyme activity was not shown when one of cystine and histidine was mutated in CaRma1H1 protein having a C3HC4 type ring finger domain.

(d) CaRma1H1 단백질의 도메인을 도식적으로 표시한 것이다. 58, 61, 89, 115번째 아미노산을 각각 해당하는 아미노산으로 바꾸어 주었다.(d) The domain of CaRma1H1 protein is shown schematically. The 58th, 61st, 89th, and 115th amino acids were respectively converted into corresponding amino acids.

도 5는 35S:CaRma1H1 재조합 벡터로 형질전환된 애기장대의 표현형을 분석한 결과이다. 4주 동안 키운 야생형 애기장대(WT)와 35S:CaRma1H1 재조합 벡터로 형질전환된 애기장대를 14일간 물을 주지 않은 후에 다시 물을 공급하고 5일이 경과한 후 식물을 관찰한 것이다. Figure 5 shows 35S: CaRma1H1 This is the result of analyzing the phenotype of Arabidopsis transformed with recombinant vector. Wild-type Baby Pole (WT) and 35S grown for 4 weeks: CaRma1H1 The Arabidopsis transformed with the recombinant vector was not watered for 14 days, and then water was supplied again and the plants were observed after 5 days.

도 6은 35S:CaRma1H1 재조합 벡터로 형질전환된 애기장대와 야생종과의 건조스트레스에 대한 통계처리를 나타낸 것이다. (a) 3주간 성장시킨 다음 식물체에 11일 동안 물을 주지 않고 방치하고, 다시 물을 공급하여 3일이 경과한 후의 식물의 표형형을 관찰한 것이다. (b) 각 형질전환체의 CaRma1H1 유전자 과발현 정도를 RT-PCR을 통해 확인한 결과이다. (c) 형질전환 식물체와 야생종과의 생존율을 상대적으로 비교하여 나타낸 것이다.6 is 35S: CaRma1H1 Statistical processing for dry stress of Arabidopsis and wild species transformed with recombinant vector is shown. (a) After growing for 3 weeks, the plant was left without water for 11 days, and water was supplied again to observe the phenotype of the plant after 3 days. (b) CaRma1H1 gene overexpression of each transformant was confirmed by RT-PCR. (c) Relatively compared survival rate of transgenic plants and wild species.

본 발명은 스트레스에 대한 저항성을 증가시키는 고추 유래의 CaRma1H1 단백질, 상기 단백질을 코딩하는 유전자, 상기 단백질의 효소활성, 상기 유전자를 포함하는 재조합 벡터, 상기 재조합 벡터로 형질전환된 식물체, 상기 유전자를 이용하여 식물체의 스트레스에 대한 저항성을 증가시키는 방법, 상기 방법에 의해 스트레스 저항성이 증가된 형질전환 식물체 및 이의 종자에 관한 것이다.The present invention uses CaRma1H1 protein derived from red pepper, which increases resistance to stress, the gene encoding the protein, the enzymatic activity of the protein, a recombinant vector comprising the gene, a plant transformed with the recombinant vector, and the gene. The present invention relates to a method for increasing the resistance of plants to stress, transgenic plants having increased stress resistance by the method and seeds thereof.

모든 살아있는 유기체는 일생동안 생물적, 비생물적 스트레스에 지속적으로 노출되어 있다. 동물은 위험에 노출되어질 경우 피할 수 있지만, 식물은 고착성 생물체로 다양한 스트레스에 대해 동물보다 더 많은 영향을 받게 된다. 그러므로 식물은 자신을 보호하기 위해 비생물적 스트레스 (예를 들면, 수분, 온도, 빛, 염도, 금속과 토질)와 생물적 스트레스 (예를 들면, 바이러스, 박테리아, 곰팡이, 포식동물)를 빠르게 감지하고 반응해야 한다. 식물은 환경 스트레스 및 방어/스트레스 감응을 위한 정교한 네트워크를 가지고 발달되어졌다 (Yang Y. et al., 1997, 11:1621-1639). 그러므로 식물은 움직일 수 없기 때문에, 환경 자극을 빠르게 인식하고 반응하는 메카니즘을 가지게 되었다.All living organisms are constantly exposed to biological and abiotic stresses throughout their lives. Animals can be avoided when exposed to danger, but plants are sticking organisms that are more affected than animals for various stresses. Therefore, plants can quickly detect abiotic stresses (eg, moisture, temperature, light, salinity, metals and soils) and biological stresses (eg, viruses, bacteria, fungi, predators) to protect themselves. And respond. Plants have been developed with sophisticated networks for environmental stress and defense / stress response (Yang Y. et al., 1997, 11: 1621-1639). Therefore, since plants are immobile, they have a mechanism for quickly recognizing and responding to environmental stimuli.

한편, 유비퀴틴은 모든 진핵생물에서 발현되는 단백질로 76개의 아미노산으로 이루어져 있으며 다른 단백질에 공유결합이 되는 특성을 가지고 있어 유비퀴티네이션이라고 한다. 유비퀴티네이션이 되는 기질 단백질은 매우 다양하여 세포 내의 거의 모든 생리활동이 유비퀴티네이션에 연관이 있으며, 많은 질병이 이러한 결합이 잘 이루어지지 않아 일어난다. 유비퀴틴은 그 기질로 유비퀴틴 스스로를 가지며, 이것은 공유결합으로 서로 연결된 유비퀴틴 사슬을 형성할 수 있다. 따라서 세포 내에서 유비퀴틴 단위체 및 하나의 유비퀴틴이 공유결합된 단백질, 유비퀴틴 사슬이 결합된 단백질, 그리고 유비퀴틴 사슬등의 형태가 존재한다. 유비퀴티네이션은 E1-E2-E3 연쇄 효소 반응에 의해 이루어지는데, 각각 유비퀴틴 활성화, 유비퀴틴 결합 - 유비퀴틴 연결의 반응이다. 유비퀴티네이션은 식물 뿐만이 아니라 모든 고등 생명체가 가지는 하나의 메카니즘으로써, 다양한 기능을 담당하고 있는 것으로 알려져 있다. 특히 비생물학적 스트레스에 관여하는 유전자는 거의 알려진 바가 없다.Ubiquitin, meanwhile, is a protein expressed in all eukaryotes, consisting of 76 amino acids and covalently linked to other proteins. Substrate proteins that are ubiquitous are so diverse that almost all of the physiological activities in the cell are involved in ubiquitination, and many diseases are caused by poor binding of these diseases. Ubiquitin has ubiquitin itself as its substrate, which can form covalently linked ubiquitin chains. Therefore, there are forms of ubiquitin monomer and one ubiquitin covalently bound protein, ubiquitin chain-bound protein, and ubiquitin chain. Ubiquitination is achieved by the E1-E2-E3 chain enzyme reaction, which is the reaction of ubiquitin activation, ubiquitin bonds to ubiquitin linkages, respectively. Ubiquitination is known to be in charge of various functions as a mechanism not only of plants but of all higher life forms. In particular, little is known about genes involved in abiotic stress.

국내 자생식물과 같은 중요한 식물 자원에서 분리된 유용 유전자의 특허와 상품화 는 생명공학 분야의 많은 부분을 차지하고 있으며, 식물의 스트레스 조절에 관여하는 유전자의 발현억제 및 과다발현 식물체의 개발은 다양한 신기능 자생식물체 (노화지연 식물, 고추의 색깔이나 크기변화, 다양한 외부 스트레스에 저항하는 식물, 뿌리 길이변화식물 등)의 생산과 산업화라는 가능성에 대한 기대가 증가되어지고 있다. 더 나아가 농업적으로 중요한 다양한 작물에도 적용되어 그 생산성 향상에 기여할 수 있을 것이다. 이러한 식물의 환경 스트레스에 대한 연구가 활발하게 진행 중이며, 한국공개특허 제2006-80235호에는 식물에서 스트레스 내성을 향상시키는 방법 및 이들의 방법이 기재되어 있다. Patents and commercialization of useful genes isolated from important plant resources such as domestic native plants occupy a large part of the biotechnology field, and the development of overexpressed plants and the suppression of gene expression involved in stress control of plants have led to the development of various new functional plants. Expectations for the possibility of producing and industrializing (eg, delayed aging plants, changing the color and size of red pepper, plants that resist various external stresses, and changing root lengths) are increasing. Furthermore, it can be applied to various agriculturally important crops and contribute to productivity improvement. Research on environmental stress of such plants is actively underway, and Korean Patent Laid-Open No. 2006-80235 discloses a method for improving stress resistance in plants and methods thereof.

이에 본 발명자들은 식물의 생물학적 또는 비생물학적 스트레스 저항성을 연구하던 중, 고추 유래의 CaRma1H1 유전자를 분리하고, CaRma1H1 유전자가 식물체의 스트레스에 대한 저항성을 증가시키는 것을 밝힘으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors have completed the present invention by studying CaRma1H1 gene derived from red pepper, and finding that CaRma1H1 gene increases resistance to plant stress while studying biological or abiotic stress resistance of plants.

따라서, 본 발명의 목적은 스트레스에 대한 저항성을 증가시키는 고추 유래의 CaRma1H1 단백질을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide CaRma1H1 protein derived from red pepper which increases resistance to stress.

본 발명의 다른 목적은 상기 CaRma1H1 단백질을 코딩하는 유전자를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a gene encoding the CaRma1H1 protein.

본 발명의 다른 목적은 상기 CaRma1H1 단백질의 효소 활성을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide enzymatic activity of the CaRma1H1 protein.

본 발명의 다른 목적은 상기 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a recombinant vector comprising the gene.

본 발명의 다른 목적은 상기 벡터로 형질전환된 식물체를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a plant transformed with the vector.

본 발명의 다른 목적은 상기 유전자를 식물체에서 과발현시킴으로써 스트레스에 대한 저항성을 증가시키는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of increasing the resistance to stress by overexpressing the gene in plants.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법에 의해 스트레스 저항성이 증가된 형질전환 식물체 및 이의 종자를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a transgenic plant and its seed having increased stress resistance by the above method.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열로 이루어진, 스트레스에 대한 저항성을 증가시키는 고추 유래의 CaRma1H1 단백질을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a CaRma1H1 protein derived from red pepper made of an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 to increase the resistance to stress.

본 발명에서는 고추 유래의 새로운 유전자 CaRma1H1를 규명하고, 또한, 본 발명에서는 상기 단백질이 링 핑거 도메인이 잘 보존되어져 있는 것을 의미하는 CaRma1H1 (Capsicum annuum Ring finger protein with Membrane Anchor1 Homolog1)으로 명명 하였다.In the present invention, a new gene CaRma1H1 derived from red pepper is identified, and in the present invention, CaRma1H1 means that the ring finger domain is well preserved in the protein. (Capsicum annuum Ring finger protein with Membrane Anchor1 Homolog1).

본 발명에 따른 CaRma1H1 단백질의 범위는 고추로부터 분리된 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열을 갖는 단백질 및 상기 단백질의 기능적 동등물을 포함한다. "기능적 동등물"이란 아미노산의 부가, 치환 또는 결실의 결과, 상기 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열과 적어도 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상, 더 더욱 바람직하게는 95% 이상의 서열 상동성을 갖는 것으로, 서열번호 2로 표시되는 단백질과 실질적으로 동질의 생리활성을 나타내는 단백질을 말한다. "실질적으로 동질의 생리활성"이란 식물체 내에서 과발현시 식물의 스트레스 저항성을 증가시키는 활성을 의미한다.The range of CaRma1H1 protein according to the present invention includes a protein having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 isolated from red pepper and a functional equivalent of the protein. "Functional equivalent" means at least 70%, preferably at least 80%, more preferably at least 90%, even more preferably at least 70% of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 as a result of the addition, substitution, or deletion of the amino acid Is 95% or more of sequence homology, and refers to a protein that exhibits substantially homogeneous physiological activity with the protein represented by SEQ ID NO: 2. "Substantially homogeneous physiological activity" means activity that increases the stress resistance of a plant upon overexpression in the plant.

본 발명에 있어서, 상기 스트레스는 건조, 저온, 상처, 자스몬산(JA), 살리실산(SA), 과산화수소, 키토산, NaCl, 카드뮴, 자외선 조사, 단백질 인산화효소 저해제 또는 오존일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, the stress may be dry, low temperature, wound, jasmonic acid (JA), salicylic acid (SA), hydrogen peroxide, chitosan, NaCl, cadmium, ultraviolet irradiation, protein kinase inhibitor or ozone, but is not limited thereto. .

또한, 본 발명은 상기 CaRma1H1 단백질을 코딩하는 유전자를 제공한다. 본 발명의 유전자는 CaRma1H1 단백질을 코딩하는 게놈 DNA와 cDNA를 모두 포함한다. 바람직하게는, 본 발명의 유전자는 서열번호 1로 표시되는 염기서열을 포함할 수 있다.The present invention also provides a gene encoding the CaRma1H1 protein. Genes of the invention include both genomic DNA and cDNA encoding the CaRma1H1 protein. Preferably, the gene of the present invention may include the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1.

또한, 상기 염기 서열의 변이체가 본 발명의 범위 내에 포함된다. 구체적으로, 상 기 유전자는 서열번호 1의 염기 서열과 70% 이상, 더욱 바람직하게는 80% 이상, 더 더욱 바람직하게는 90% 이상, 가장 바람직하게는 95% 이상의 서열 상동성을 가지는 염기 서열을 포함할 수 있다. 폴리뉴클레오티드에 대한 "서열 상동성의 %"는 두 개의 최적으로 배열된 서열과 비교 영역을 비교함으로써 확인되며, 비교 영역에서의 폴리뉴클레오티드 서열의 일부는 두 서열의 최적 배열에 대한 참고 서열(추가 또는 삭제를 포함하지 않음)에 비해 추가 또는 삭제(즉, 갭)를 포함할 수 있다.In addition, variants of the above nucleotide sequences are included within the scope of the present invention. Specifically, the gene comprises a nucleotide sequence having at least 70%, more preferably at least 80%, even more preferably at least 90%, most preferably at least 95% homology with the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. It may include. The "% sequence homology" for a polynucleotide is identified by comparing two optimally arranged sequences with a comparison region, wherein part of the polynucleotide sequence in the comparison region is the reference sequence (addition or deletion) for the optimal alignment of the two sequences. It may include the addition or deletion (ie, gap) compared to).

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 제공한다. 상기 재조합 벡터는 바람직하게는 재조합 식물 발현 벡터이다.The present invention also provides a recombinant vector comprising the gene according to the present invention. The recombinant vector is preferably a recombinant plant expression vector.

용어 "재조합"은 세포가 이종의 핵산을 복제하거나, 상기 핵산을 발현하거나 또는 펩티드, 이종의 펩티드 또는 이종의 핵산에 의해 암호된 단백질을 발현하는 세포를 지칭하는 것이다. 재조합 세포는 상기 세포의 천연 형태에서는 발견되지 않는 유전자 또는 유전자 절편을, 센스 또는 안티센스 형태 중 하나로 발현할 수 있다. 또한 재조합 세포는 천연 상태의 세포에서 발견되는 유전자를 발현할 수 있으며, 그러나 상기 유전자는 변형된 것으로써 인위적인 수단에 의해 세포 내 재도입된 것이다.The term “recombinant” refers to a cell in which a cell replicates a heterologous nucleic acid, expresses the nucleic acid, or expresses a protein encoded by a peptide, a heterologous peptide, or a heterologous nucleic acid. Recombinant cells can express genes or gene fragments that are not found in their natural form in either the sense or antisense form. Recombinant cells can also express genes found in natural cells, but the genes have been modified and reintroduced into cells by artificial means.

용어 "벡터"는 세포 내로 전달하는 DNA 단편(들), 핵산 분자를 지칭할 때 사용된다. 벡터는 DNA를 복제시키고, 숙주세포에서 독립적으로 재생산될 수 있다. 용어 "전달체"는 흔히 "벡터"와 호환하여 사용된다. 용어 "발현 벡터"는 목적한 코딩 서열과, 특정 숙주 생물에서 작동가능하게 연결된 코딩 서열을 발현하는데 필수적인 적정 핵산 서열을 포함하는 재조합 DNA 분자를 의미한다. 진핵세포에서 이용가능한 프로모터, 인핸서, 종결신호 및 폴리아데닐레이션 신호는 공지되어 있다.The term “vector” is used to refer to a DNA fragment (s), a nucleic acid molecule, that is delivered into a cell. Vectors can replicate DNA and be reproduced independently in host cells. The term "carrier" is often used interchangeably with "vector". The term “expression vector” refers to a recombinant DNA molecule comprising a coding sequence of interest and a suitable nucleic acid sequence necessary to express a coding sequence operably linked in a particular host organism. Promoters, enhancers, termination signals and polyadenylation signals available in eukaryotic cells are known.

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 바이너리(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.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 통상적으로 화학적인 방법으로 선택될 수 있는 특성을 갖는 핵산 서열로, 형질전환된 세포를 비형질전환 세포로부터 구별할 수 있는 모든 유전자가 이에 해당된다. 그 예로는 글리포세이트(glyphosate) 또는 포스피노트리신(포스피노트리신)과 같은 제초제 저항성 유전자, 카나마이신(Kanamycin), G418, 블레오마이신(Bleomycin), 하이그로마이신(hygromycin), 클로람페니콜(chloramphenicol)과 같은 항생제 내성 유전자가 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The expression vector will preferably comprise one or more selectable markers. The marker is typically a nucleic acid sequence having properties that can be selected by chemical methods, and all genes that can distinguish transformed cells from non-transformed cells. Examples include herbicide resistance genes such as glyphosate or phosphinothricin (phosphinothricin), kanamycin, G418, bleomycin, hygromycin, chloramphenicol There are antibiotic resistance genes such as, but not limited to.

본 발명의 일 구현예에 따른 식물 발현 벡터에서, 프로모터는 CaMV 35S, 액틴, 유비퀴틴, pEMU, MAS 또는 히스톤 프로모터일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. "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 분화 하에서 활성이 있는 프로모터이다. 형질 전환체의 선택이 각종 단계에서 각종 조직에 의해서 이루어질 수 있기 때문에 구성적 프로모터가 본 발명에서 바람직할 수 있다. 따라서, 구성적 프로모터는 선택 가능성을 제한하지 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. 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 constitutive promoter does not limit the selection possibilities.

상기 터미네이터는, 통상의 터미네이터를 사용할 수 있으며, 그 예로는 노팔린 신타아제(NOS), 벼 α-아밀라아제 RAmy1 A 터미네이터, 파세올린(phaseoline) 터미네이터, 아그로박테리움 투메파시엔스(agrobacterium tumefaciens)의 옥토파인(Octopine) 유전자의 터미네이터 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 터미네이터의 필요성에 관하여, 그러한 영역이 식물 세포에서의 전사의 확실성 및 효율을 증가시키는 것으로 일반적으로 알고 있다. 그러므로, 터미네이터의 사용은 본 발명의 내용에서 매우 바람직하다.The terminator may be a conventional terminator, and examples thereof include nopaline synthase (NOS), rice α-amylase RAmy1 A terminator, phaseoline terminator, agrobacterium tumefaciens (ocrobacterium tumefaciens) Terminator of the Fine (Octopine) gene, etc., but is not limited thereto. 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.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 재조합 벡터로 형질전환된 식물체를 제공한다. The present invention also provides a plant transformed with the recombinant vector according to the present invention.

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.

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 "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.

"식물 조직"은 분화된 또는 미분화된 식물의 조직, 예를 들면 이에 한정되진 않으나, 뿌리, 줄기, 잎, 꽃가루, 종자, 암 조직 및 배양에 이용되는 다양한 형태의 세포들, 즉 단일 세포, 원형질체(protoplast), 싹 및 캘러스 조직을 포함한다. 식물 조직은 인 플란타(in planta)이거나 기관 배양, 조직 배양 또는 세포 배양 상태일 수 있다."Plant tissue" refers to the tissues of differentiated or undifferentiated plants, such as, but not limited to, roots, stems, leaves, pollen, seeds, cancer tissues and various types of cells used in culture, ie single cells, protoplasts. (protoplast), shoots and callus tissue. The plant tissue may be in planta or in an organ culture, tissue culture or cell culture.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 CaRma1H1 유전자를 식물체에서 과발현시킴으로써 스트레스에 대한 저항성을 증가시키는 방법을 제공한다. 상기 스트레스는 건조, 저온, 염, 자스몬산(JA), 살리실산(SA), 과산화수소, 키토산, NaCl, 카드뮴, 자외선 조사, 단백질 인산화효소 저해제 또는 오존일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In addition, the present invention is CaRma1H1 according to the present invention It provides a method of increasing resistance to stress by overexpressing genes in plants. The stress may be dry, low temperature, salt, jasmonic acid (JA), salicylic acid (SA), hydrogen peroxide, chitosan, NaCl, cadmium, ultraviolet irradiation, protein kinase inhibitors or ozone, but is not limited thereto.

식물체에서 CaRma1H1 유전자를 과발현시키는 방법으로는 CaRma1H1 유전자를 포함하고 있는 식물체 또는 CaRma1H1 유전자를 포함하고 있지 않은 식물체 내로 CaRma1H1 유전자를 도입함으로써 수행될 수 있다. 상기에서 "유전자의 과발현"이란 야생형 식물에서 발현되는 수준 이상으로 CaRma1H1 유전자가 발현되도록 하는 것을 의미한다. 식물체 내로 CaRma1H1 유전자를 도입하는 방법으로는 프로모터의 조절을 받는 CaRma1H1 유전자가 포함된 발현 벡터를 이용하여 식물체를 형질전환하는 방법이 있 다. 상기에서 프로모터로는 식물체 내에 삽입 유전자를 과발현시킬 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 상기 프로모터의 예로는 이에 한정되지는 않으나, CaMV의 35S RNA 및 19S RNA 프로모터; 피크워트 모자이크 비루스(FMV)에서 유래한 전장 전사 프로모터 및 TMV의 코트 단백질 프로모터를 들 수 있다. 또한, 단자엽 식물이나 목본 식물체에서 CaRma1H1 유전자를 과발현하기 위해서는 유비퀴틴(ubiquitin) 프로모터를 사용할 수 있다.As a method for over-expressing a gene in a plant CaRma1H1 it may be performed by introducing a gene into a plant CaRma1H1 that does not contain the plant or CaRma1H1 gene containing CaRma1H1 gene. "Overexpression of the gene" in the above means that the expression of the CaRma1H1 gene above the level expressed in wild-type plants. As a method of introducing a CaRma1H1 gene into a plant, there is a method of transforming a plant using an expression vector containing a CaRma1H1 gene controlled by a promoter. The promoter is not particularly limited as long as it can overexpress the insertion gene in the plant. Examples of such promoters include, but are not limited to, 35S RNA and 19S RNA promoters of CaMV; Full length transcriptional promoters derived from Peak Water Mosaic Virus (FMV) and Coat protein promoters of TMV. In addition, the ubiquitin promoter can be used to overexpress the CaRma1H1 gene in monocotyledonous or woody plants.

본 발명의 방법에 의해 스트레스 저항성이 증가될 수 있는 식물체로는 고추, 밀, 보리, 옥수수, 콩, 감자, 팥, 귀리, 수수를 포함하는 식량작물류; 애기장대, 배추, 무, 고추, 딸기, 토마토, 수박, 오이, 양배추, 참외, 호박, 파, 양파, 당근을 포함하는 채소작물류; 인삼, 담배, 목화, 참깨, 사탕수수, 사탕무우, 들깨, 땅콩, 유채를 포함하는 특용작물류; 사과나무, 배나무, 대추나무, 복숭아, 양다래, 포도, 감귤, 감, 자두, 살구, 바나나를 포함하는 과수류; 장미, 글라디올러스, 거베라, 카네이션, 국화, 백합, 튤립을 포함하는 화훼류; 및 라이그라스, 레드클로버, 오차드그라스, 알파알파, 톨페스큐, 페레니얼라이그라스 등을 포함하는 사료작물류가 포함된다.Plants that can be increased stress resistance by the method of the present invention include food crops, including pepper, wheat, barley, corn, soybeans, potatoes, red beans, oats, millet; Vegetable crops including Arabidopsis, Chinese cabbage, radish, pepper, strawberry, tomato, watermelon, cucumber, cabbage, melon, pumpkin, green onion, onion, carrot; Special crops including ginseng, tobacco, cotton, sesame, sugar cane, sugar beet, perilla, peanut, rapeseed; Fruit trees including apple trees, pears, jujube trees, peaches, leeks, grapes, citrus fruits, persimmons, plums, apricots, bananas; Flowers, including roses, gladiolus, gerberas, carnations, chrysanthemums, lilies and tulips; And feed crops including lygras, redclover, orchardgrass, alphaalpha, tolskew, perennial licegrass and the like.

또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 스트레스 저항성이 증가된 형질전환 식물체를 제공한다.The present invention also provides a transgenic plant with increased stress resistance produced by the above method.

본 발명에 따른 스트레스 저항성이 증가된 식물은 당업계의 통상적인 방법인 유성번식 방법 또는 무성번식 방법을 통해 수득할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 식물체는 꽃의 수분과정을 통하여 종자를 생산하고 상기 종자로부터 번식하는 과정인 유성번식을 통해 수득할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 CaRma1H1 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 식물체를 형질전환한 다음 통상적인 방법에 따라 캘러스의 유도, 발근 및 토양 순화의 과정인 무성번식 방법을 통해 수득할 수 있다. 즉, CaRma1H1 유전자가 포함된 재조합 벡터로 형질전환된 식물의 절편체를 당업계에 공지된 적합한 배지에 치상한 다음 적정 조건으로 배양하여 캘러스의 형성을 유도하고, 신초가 형성되면 호르몬 무첨가 배지로 옮겨 배양한다. 약 2주 후 상기 신초를 발근용 배지에 옮겨서 뿌리를 유도한다. 뿌리가 유도된 다음 이를 토양에 이식하여 순화시킴으로써 스트레스 저항성이 증가된 식물을 수득할 수 있다. 본 발명에서 형질전환 식물은 전체 식물체뿐만 아니라 그로부터 수득될 수 있는 조직, 세포 또는 종자를 포함할 수 있다.Plants with increased stress resistance according to the present invention can be obtained through the sexual propagation method or asexual propagation method which is a conventional method in the art. More specifically, the plant of the present invention can be obtained through the oily breeding process of producing seeds through the pollination process of flowers and breeding from the seeds. In addition, after transforming a plant with a recombinant vector comprising the CaRma1H1 gene according to the present invention can be obtained through the asexual propagation method which is a process of induction, rooting and soil purification of the callus according to a conventional method. That is, the sections of plants transformed with the recombinant vector containing the CaRma1H1 gene are incubated in a suitable medium known in the art and then cultured under appropriate conditions to induce the formation of callus, and when shoots are formed, they are transferred to a hormone-free medium. Incubate. After about 2 weeks, the shoots are transferred to rooting medium to induce roots. Plants with increased stress resistance can be obtained by inducing roots and then transplanting them into the soil to purify them. In the present invention, the transformed plant may include not only the whole plant, but also tissues, cells, or seeds obtainable therefrom.

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.

실시예Example

재료 및 방법Materials and methods

1. One. cDNAcDNA 클론 제조 Clone manufacturing

본 발명에서는 DD-PCR을 통하여 얻은 수분 스트레스 유도된 CaRma1H1 유전자의 단편 클론의 전체길이 cDNA를 얻기 위하여 Lamda ZapII 고추잎 cDNA 라이버러리를 CaRma1H1 유전자의 단편 클론을 이용하여 스크리닝 하였다.In the present invention, Lamda ZapII pepper leaf cDNA library was screened using a fragment clone of CaRma1H1 gene to obtain the full-length cDNA of the water stress induced CaRma1H1 fragment clone obtained through DD-PCR.

즉 150 mm LB 플레이트에 재조합 파지를 감염시킨 E. coli XL1-Blue MRF' 숙주 세포를 도말한 후 플라크가 형성되면 LB 플레이트를 4℃에서 2시간 이상 방치시켰다. Hybond-N+ membrane (Amersham)에 플라크를 옮긴 후, 막을 1.5 M NaCl과 0.5 M NaOH가 포함된 용액에서 변성시킨 다음, 1.5 M NaCl, 0.5 M Tris-HCl (pH 8.0)로 이루어진 용액에서 중화시키고 0.2 M Tris-HCl (pH 7.5)과 2 X SSC 용액에서 세척한 다음 건조시켰다. 그런 다음 막을 80℃에서 2시간 동안 방치하여 DNA를 막에 cross-link 시킨 후 32P로 표지된 pCaRma1H1 프로브로 혼성화하였다 (5 x Dendardt's, 6 x SSPE, 0.5% SDS, 55℃, 14시간). 혼성화 후 나일론 막은 세척용액(1 x SSPE, 0.1% SDS)으로 60℃에서 25분간 3회를 반복하여 씻어 주었다. 세척된 막은 X-ray 필름과 intensifying screen을 사용하여 -70℃에서 2-7일 감광시켰고 이후 현상하였다.That is to say, E. coli XL1-Blue MRF 'host cells infected with recombinant phage infected 150 mm LB plates and plaques were formed, and the LB plates were left at 4 ° C. for at least 2 hours. After transferring the plaque to a Hybond-N + membrane (Amersham), the membrane was denatured in a solution containing 1.5 M NaCl and 0.5 M NaOH, then neutralized in a solution consisting of 1.5 M NaCl, 0.5 M Tris-HCl (pH 8.0) and 0.2 Washed with M Tris-HCl (pH 7.5) and 2 X SSC solution and dried. The membrane was then left at 80 ° C. for 2 hours to cross-link DNA to the membrane and hybridize with pCaRma1H1 probe labeled with 32 P (5 × Dendardt's, 6 × SSPE, 0.5% SDS, 55 ° C., 14 h). After hybridization, the nylon membrane was washed three times for 25 minutes at 60 ° C. with a washing solution (1 × SSPE, 0.1% SDS). The washed membrane was photosensitive at -70 ° C for 2-7 days using X-ray film and intensifying screen and then developed.

UniZAP XR 벡터로부터 재조합 DNA를 포함한 상태로 pBluescript 파지미드를 분리해 내기 위하여, ExAssist helper phage/SOLR cell을 이용한 시스템을 사용하였다. 2차 스크리닝까지 끝낸 single phage stock (> 1X105 phage particle)과 XL1-Blue MRF' (OD600=1), ExAssist helper phage(> 1X105 phage particle)를 섞어서 37℃에서 15분간 배양한 후 LB 배지에서 4시간 이상 흔들어주면서 배양하여 단일 클론 침출이 일어나게 하였고, 70℃에서 15분간 처리한 후 원심분리하여 파지미드가 존재하는 상등액을 취하였다. 일정량을 SOLR 세포 (OD600=1) 200 μl와 혼합하여 37℃에서 15분간 배양하고, LB/Amp 고체 배지에 50 ml씩 도포하여 37℃에서 16시간 이상 배양하였다. 생성된 콜로니에서 플라스미드를 분리하여 삽입된 DNA의 크기를 확인하고 대장균(E. coli (DH5α strain))에 형질전환 시켰다.In order to separate pBluescript phagemid with recombinant DNA from UniZAP XR vector, a system using ExAssist helper phage / SOLR cells was used. Single phage stock (> 1X10 5 phage particle), XL1-Blue MRF '(OD 600 = 1) and ExAssist helper phage (> 1X10 5 phage particle), completed until the second screening, were incubated at 37 ° C for 15 minutes and then LB medium. Incubated with shaking for more than 4 hours to cause monoclonal leaching, and the supernatant with phagemid was taken by centrifugation after treatment for 15 minutes at 70 ℃. A certain amount was mixed with 200 μl of SOLR cells (OD 600 = 1) and incubated at 37 ° C. for 15 minutes, and 50 ml of LB / Amp solid medium was incubated at 37 ° C. for 16 hours or more. Plasmids were separated from the generated colonies to confirm the size of the inserted DNA and transformed into E. coli (DH5α strain).

Sequenase Ver. 2.0 (USB)를 사용하여 dideoxy chain termination방법으로 시퀀싱을 수행하였다. 플라스미드 DNA를 알칼리로 변성시킨 후 DNA 시퀀싱 프라이머를 결합시키고 (35S)-dATP로 라벨링한 후 ddNTP를 첨가하여 37℃에서 종결 반응을 수행하였다. 반응산물을 6% 변성 폴리아크릴아미드 겔에서 전기영동을 수행한 후 X-ray 필름에서 감광시켜 염기 서열을 판독하였다. Sequenase Ver. Sequencing was performed using dideoxy chain termination using 2.0 (USB). Plasmid DNA was denatured with alkali, followed by DNA sequencing primers bound and labeled with (35S) -dATP followed by addition of ddNTP to terminate at 37 ° C. The reaction product was subjected to electrophoresis on 6% modified polyacrylamide gel and then sensitized on an X-ray film to read the base sequence.

2. 고추 유래의 게놈 2. The genome derived from pepper DNADNA 추출 extraction

본 발명에서는 약 4주된 고추 잎을 재료로 하여 genomic DNA를 분리하였다. 고추 잎을 막자 사발에 넣고 파쇄 후 1g 당 3 ml의 추출 완충용액 (8.0 M urea, 50 mM Tris-Cl (pH 7.5), 20 mM EDTA, 250 mM NaCl, 2% (w/v) 사르코실, 5% (v/v) 페놀 및 20 mM 2-머르캅토에탄올)를 혼합하였다. 일련의 페놀/클로로포름/이소아밀알콜 (25:24:1, v/v) 과정 후 에탄올 침전 방법에 의해 DNA를 농축시켰다. 펠렛을 10 mM Tris-Cl (pH 7.5)와 1 mM EDTA에 녹이고 1.5 g mL-1의 염화세슘을 가한다음 200,000 g에서 24시간 동안 원심분리 하였다. DNA 수거후 물-포화된 1-부탄올을 이용하여 에틸브로마이드를 제거하고, 에탄올 침전 과정을 거쳐 10 mM Tris-Cl (pH 7.5)과 1 mM EDTA에 녹였다. In the present invention, genomic DNA was isolated from the pepper leaves of about 4 weeks. 3 ml of extract buffer (8.0 M urea, 50 mM Tris-Cl, pH 7.5), 20 mM EDTA, 250 mM NaCl, 2% (w / v) sarcosyl, 5% (v / v) phenol and 20 mM 2-mercaptoethanol) were mixed. DNA was concentrated by ethanol precipitation after a series of phenol / chloroform / isoamyl alcohol (25: 24: 1, v / v) processes. The pellet was dissolved in 10 mM Tris-Cl (pH 7.5) and 1 mM EDTA, 1.5 g mL -1 of cesium chloride was added and centrifuged at 200,000 g for 24 hours. After DNA collection, ethyl bromide was removed using water-saturated 1-butanol and dissolved in 10 mM Tris-Cl (pH 7.5) and 1 mM EDTA after ethanol precipitation.

3. 식물 성장조건 및 시료채취3. Plant Growth Conditions and Sampling

4 ℃에 보관되어 있는 고추 (Capsicum annuum L. cv. Pukang) 씨앗을 30% 락스와 0.025%의 트리톤 X-100에 20분간 살균 처리한 후 물로 10번 이상 씻어 주었다. 처리된 씨는 3% 수크로스, B5 비타민 (12 mg/ L), 0.8% 아가로 구성되어 있는 MS 배지에 vertical로 심은 후 약 2주간 생장 챔버 (16시간 광조건/ 8시간 암조건)에서 키운 식물을 재료로 하여 수행하였다. Green whole plant를 재료로 사용한 경우는 씨앗을 흐르는 물에서 하루 동안 담근 후 버마큘라이트와 흙을 1:1의 비율로 혼합하여 넣은 화분에 심어서 약 3주간 생장챔버 (16시간 광조건/ 8시간 암조건)에서 키운 식물을 재료로 하여 수행하였다. 에틸렌 처리를 위하여 각 처리구들은 공기 혹은 20 ppm의 에틸렌이 포함되어 있는 3 L의 병에서 특정 시간동안 유지시켰다.Capsicum annuum L. cv. Pukang seeds stored at 4 ° C. were sterilized in 30% Lax and 0.025% Triton X-100 for 20 minutes and washed with water at least 10 times. The treated seeds were planted vertically in MS medium consisting of 3% sucrose, B5 vitamin (12 mg / L) and 0.8% agar, and then grown in a growth chamber (16 hours light / 8 hours dark) for about 2 weeks. Was carried out with the material. If the whole whole plant is used as a material, the seeds are soaked in running water for one day, and then planted in a flowerpot mixed with burmaculite and soil in a ratio of 1: 1 for 16 weeks. The plant grown under the conditions) was used as a material. For ethylene treatment, each treatment was maintained for a specific time in a 3 L bottle containing air or 20 ppm of ethylene.

4. 스트레스(염, 저온, 건조, 상처) 처리4. Stress (salt, low temperature, dry, wound) treatment

본 발명에서는 CaRma1H1 유전자의 스트레스 저항성을 확인하기 위해, 건조 스트레스는 배지에서 2주간 키운 고추유묘를 공기 중에 노출시킨 후 물 함량이 5%, 10% 감소되는 시점에서 잎, 뿌리 조직을 샘플링하였다. 염 스트레스는 4주간 키운 고추 식물의 뿌리에 300 mM의 염화나트륨을 처리한 후 2시간, 5시간이 경과한 후 뿌리 조직만 샘플링하였다. 저온 스트레스는 배지에서 2주간 키운 고추유묘를 4도가 유지되는 인큐베이터에서 3시간, 6시간 동안 배양하고 잎과 뿌리 조직을 샘플링하고, 상처 처리의 경우는 2주간 키운 고추식물의 잎 조직에 칼로 상처를 내고 30분, 1시간, 2시간 후에 샘플링하였다. In the present invention, in order to confirm the stress resistance of CaRma1H1 gene, the dry stress was sampled leaves and root tissues when the water content is reduced by 5% and 10% after exposing pepper seedlings grown for 2 weeks in the air. Salt stress was only sampled for root tissue after 2 hours and 5 hours after treatment with 300 mM sodium chloride in the roots of pepper plants grown for 4 weeks. Cold stress was incubated for 3 hours and 6 hours in the incubator maintained at 4 degrees in the incubator maintained for 2 weeks in the medium and sampled the leaves and root tissues, and in the case of wound treatment with a knife on the leaf tissue of the pepper plants grown for 2 weeks Samples were taken 30 minutes, 1 hour, and 2 hours later.

다양한 스트레스를 처리한 고추 조직을 액체 질소를 사용하여 막자 사발에서 갈아 가루로 만든 다음 1 g 당 2 ml의 추출 완충액 (4 M 구아니딘-HCl 20 mM, 10 mM EDTA, 10 mM EGTA, 0.5% 사르코실, pH 9)과 β-머르캅토에탄올을 이용하여 추출한 후 코니칼 튜브로 옮긴 다음 이를 동량의 PCI (페놀 : 클로로포름 : 이소아밀알콜 = 25 : 24 : 1)와 혼합하여 5분간 흔들어 준 다음 3,500 rpm에서 25분간 원심분리 하였다 (한일 원심 분리기, HA-1000-3). 원심분리 후 상층의 유기 용매층을 제거하고, 동량의 PCI를 혼합하여 흔든 다음 원심분리하는 과정을 2회 반복하여 수행하고, 이 때 형성된 아래의 수용액 층을 2회 에탄올 침전 및 1회 LiCl 침전 방법을 사용하여 RNA를 분리하였다. 분리된 RNA를 Beckman DU 650 분광광도계를 사용하여 정량한 후 각 30 μg의 RNA를 1% 아가로스 겔 (1.85% 포름알데히드)상에서 전기영동 하였다. 전기 영동한 겔은 트랜스-백 (Trans-vac, Hoefer Scientific Instruments, CA, USA)을 이용하여 N+ 나이론 막 (Amersham, USA)으로 옮겨졌으며, 이 나이론 막은 32P로 표지된 CaRma1H1 유전자를 프로브로 혼성화 시켰다 (5 x Dendardt, 6 x SSPE, 0.5% SDS, 62℃, 14시간). 혼성화 후 나일론 막은 세척 용액 (1 x SSPE, 0.1% SDS)으로 65℃에서 25분간 3회를 반복하여 씻어 주었다. 세척된 막은 X-ray 필름과 증폭 스크린을 사용하여 -70℃에서 2-7일 감광시키고 현상하였다. Various stressed pepper tissues were ground in a mortar with liquid nitrogen and then ground to powder, then 2 ml of extraction buffer per gram (4 M guanidine-HCl 20 mM, 10 mM EDTA, 10 mM EGTA, 0.5% sarcosyl). , pH 9) and β-mercaptoethanol, extracted and transferred to conical tubes, mixed with the same amount of PCI (phenol: chloroform: isoamyl alcohol = 25: 24: 1), shaken for 5 minutes, and then 3,500 rpm Centrifuge for 25 minutes at (Hanil Centrifuge, HA-1000-3). After centrifugation, the upper organic solvent layer was removed, the same amount of PCI was mixed and shaken, and then the centrifugation process was repeated twice. The aqueous solution layer formed at this time was subjected to twice ethanol precipitation and one time LiCl precipitation. RNA was isolated using. The isolated RNA was quantified using a Beckman DU 650 spectrophotometer, and each 30 μg of RNA was electrophoresed on a 1% agarose gel (1.85% formaldehyde). Electrophoretic gels were transferred to N + nylon membranes (Amersham, USA) using Trans-vac (Hoferfer Scientific Instruments, CA, USA), which hybridized 32 P labeled CaRma1H1 gene with probe (5 × Dendardt, 6 × SSPE, 0.5% SDS, 62 ° C., 14 hours). After hybridization, the nylon membrane was washed three times for 25 minutes at 65 ° C. with a washing solution (1 × SSPE, 0.1% SDS). The washed membrane was photosensitive and developed at -70 ° C for 2-7 days using an X-ray film and an amplification screen.

5. 정량적인 5. Quantitative 역전사효소Reverse transcriptase (( RTRT )-)- PCRPCR

형질전환 식물체와 야생종의 잎으로부터 전체 RNA를 추출하여 올리고 dT 프라이머와 MMLV 역전사효소를 이용하여 단일가닥 cDNA를 합성하였다. PCR 수행을 위해 주형으로 20 ng의 cDNA를 사용하였으며 두 종류의 프라이머를 각각 10 pmole씩, 10 x Taq 폴리머라제 완충용액 5 ml, dNTP 혼합액 (각 1.25 mM) 8 ml, 그리고 1 unit의 Taq DNA 폴리머라제를 넣어 총 부피를 50 ml로 만들었다. Whole RNA was extracted from the transgenic plants and wild leaves to synthesize single-stranded cDNA using oligo dT primers and MMLV reverse transcriptase. 20 ng of cDNA was used as a template for PCR. Two primers were used at 10 pmole, 5 ml of 10 x Taq polymerase buffer, 8 ml of dNTP mixture (1.25 mM each), and 1 unit of Taq DNA polymer. Laze was added to make a total volume of 50 ml.

Perkin Elmer DNA 써멀 사이클러로 PCR을 수행하였다. 먼저 94℃에서 2분간 변성시킨 후, 94℃에서 30분, 52℃에서 30분, 72℃에서 1분을 반복하는 것을 25회 수행하였고 25회 반복이 끝난 후 72℃에서 5분간 추가로 중합반응을 수행한 다음 -20℃에 냉동 보관하였다. PCR에 사용된 CaRma1H1, 유비퀴틴 유전자의 프라이머는 아래와 같다.PCR was performed with a Perkin Elmer DNA thermal cycler. First denatured at 94 ° C. for 2 minutes, followed by repeating 25 times at 94 ° C. for 30 minutes, 52 ° C. for 30 minutes, and 72 ° C. for 25 minutes. It was then stored frozen at -20 ℃. Primers of CaRma1H1 and ubiquitin genes used in PCR are as follows.

CaRma1H1 정방향 프라이머: 5’-ATGGAAGTCAATGAACGATG-3’ (서열번호 3 )CaRma1H1 forward primer: 5'-ATGGAAGTCAATGAACGATG-3 '(SEQ ID NO: 3)

CaRma1H1 역방향 프라이머: 5’-CTGCTGTTGATAACCTCGTC -3’ (서열번호 4)CaRma1H1 reverse primer: 5'-CTGCTGTTGATAACCTCGTC -3 '(SEQ ID NO: 4)

유비퀴틴 정방향 프라이머: 5’-ATGCAGATCTTTGTTAAGACTCTC-3’ (서열번호 5)Ubiquitin forward primer: 5'-ATGCAGATCTTTGTTAAGACTCTC-3 '(SEQ ID NO: 5)

유비퀴틴 역방향 프라이머: 5’-TCAACCACCACGGAGCCTGA-3’ (서열번호 6)Ubiquitin reverse primer: 5'-TCAACCACCACGGAGCCTGA-3 '(SEQ ID NO: 6)

6. 6. CaRma1H1CaRma1H1 벡터 구축물의 설계 Design of vector constructs

본 발명에서는 말토오즈에 결합하는 단백질과 CaRma1H1을 융합시켜 발현시킬 플라스미드를 재조합하기 위해, CaRma1H1의 코딩 부분의 5’ 그리고 3’쪽에 EcoRI 제한효소에 해당하는 시퀀스를 붙여놓은 프라이머 세트(5’-gaattcatgaatcaagatatggcc-3’ (서열번호 7), 5’-gaattctcaaaacaagattagac-3’ (서열번호 8))를 이용하여 PCR을 수행하였다. PCR 결과물과 pMAL-X 벡터(New England Biolabs, Beverly, MA)를 EcoRI 제한효소로 자른 다음 T4 DNA 라이가제(New England Bio Lab) 효소를 이용하여 라이게이션(ligation) 하였다. 재조합된 MBP-CaRma1H1을 대장균 BL21-CodonPlus (DE3) RIL(스트라테이진)에 발현시킨 후, 아밀로즈 컬럼 크로마토그래피를 이용해 정제시켰다. 단백질은 표준 단백질로 BSA를 이용해 정량하였다. In the present invention, a primer set (5'-gaattcatgaatcaagatatggcc) having a sequence corresponding to EcoRI restriction enzymes on the 5 'and 3' sides of the coding portion of CaRma1H1 for recombination of the plasmid to be expressed by fusing the protein bound to maltose with CaRma1H1 PCR was performed using -3 '(SEQ ID NO: 7), 5'-gaattctcaaaacaagattagac-3' (SEQ ID NO: 8)). PCR results and pMAL-X vector (New England Biolabs, Beverly, MA) were cut with EcoRI restriction enzyme and then ligated using T4 DNA ligase (New England Bio Lab) enzyme. Recombinant MBP-CaRma1H1 was expressed in Escherichia coli BL21-CodonPlus (DE3) RIL (stratizine) and then purified using amylose column chromatography. Protein was quantified using BSA as standard protein.

또한 본 발명에서는 CaRma1H1 단백질의 효소활성 특이성을 확인하기 위해 링 도 메인 부근의 중요한 아미노산을 QuikChange 현장에서 유도된 돌연변이 시스템 (스트라테이진, USA)을 이용하여 수행하였다. 원하는 부위에 점 돌연변이를 정방향과 역방향 올리고뉴클레오티드를 겹치게 만든 다음, 12 사이클의 증폭과정을 거쳐 DpnI 제한효소로 1시간 동안 자른 후, DH5a 대장균에 형질전환시키고 시퀀싱 분석을 통 해 돌연변이가 제대로 이루어진 것을 확인하였다. 이렇게 만들어진 돌연변이 CaRma1H1은 각각 CaRma1H1 H58A, CaRma1H1 C61S, CaRma1H1 C89S, CaRma1H1 K115R 이라고 명명하였다. 본 발명에 사용된 벡터의 프라이머 시퀀스는 아래와 같다.In addition, in the present invention, in order to confirm the specific activity of CaRma1H1 protein, an important amino acid near the ring domain was performed using a mutation system derived from QuikChange (Strateidine, USA). Point mutations were overlapped with the forward and reverse oligonucleotides at the desired site, cut for 12 hours with DpnI restriction enzyme after 12 cycles of amplification, and then transformed into DH5a Escherichia coli and sequencing analysis confirmed that the mutations were correct. It was. The mutated CaRma1H1 thus named CaRma1H1 H58A, CaRma1H1 C61S, CaRma1H1 C89S, CaRma1H1 K115R, respectively. The primer sequence of the vector used in the present invention is as follows.

CaRma1H1 H58A 정방향 프라이머 CaRma1H1 H58A Forward Primer

5'-TAACTTTATGCGGTGCTCTTTACTGCTGGC-3' (서열번호 9)5'-TAACTTTATGCGGTGCTCTTTACTGCTGGC-3 '(SEQ ID NO: 9)

CaRma1H1 H58A 역방향 프라이머 CaRma1H1 H58A Reverse Primer

5'-GCCAGCAGTAAAGAGCACCGCATAAAGTTA-3' (서열번호 10)5'-GCCAGCAGTAAAGAGCACCGCATAAAGTTA-3 '(SEQ ID NO: 10)

CaRma1H1 C61S 정방향 프라이머 CaRma1H1 C61S Forward Primer

5'-GCGGTCATCTTTACAGCTGGCCTTGCATT-3' (서열번호 11)5'-GCGGTCATCTTTACAGCTGGCCTTGCATT-3 '(SEQ ID NO: 11)

CaRma1H1 C61S 역방향 프라이머 CaRma1H1 C61S Reverse Primer

5'-AATGCAAGGCCAGCTGTAAAGATGACCGC-3' (서열번호 12)5'-AATGCAAGGCCAGCTGTAAAGATGACCGC-3 '(SEQ ID NO: 12)

CaRma1H1 C89S 정방향 프라이머CaRma1H1 C89S Forward Primer

5'-CGCAATGCCCTGTTAGCAAGGCTGAAGTC-3' (서열번호 13)5'-CGCAATGCCCTGTTAGCAAGGCTGAAGTC-3 '(SEQ ID NO: 13)

CaRma1H1 C89S 역방향 프라이머CaRma1H1 C89S Reverse Primer

5'-GACTTCAGCCTTGCTAACAGGGCATTGCG-3' (서열번호 14)5'-GACTTCAGCCTTGCTAACAGGGCATTGCG-3 '(SEQ ID NO: 14)

CaRma1H1 K115R 정방향 프라이머 CaRma1H1 K115R Forward Primer

5'-CCATCCGAAGAAAGGGCTCCGAATCTTGG-3' (서열번호 15)5'-CCATCCGAAGAAAGGGCTCCGAATCTTGG-3 '(SEQ ID NO: 15)

CaRma1H1 K115R 역방향 프라이머 CaRma1H1 K115R Reverse Primer

5'-CCAAGATTCGGAGCCCTTCCTTCGGATGG-3' (서열번호 16)5'-CCAAGATTCGGAGCCCTTCCTTCGGATGG-3 '(SEQ ID NO: 16)

또한, 본 발명에서는 형질전환체 제작을 위하여 CaMV 35S 프로모터와 NOS 터미네이터를 포함하고 있는 바이너리 벡터인 pBI121을 애기장대의 형질전환을 위해 사용하였다. 형질전환을 하기 위하여 pCaRma1H1 cDNA를 주형으로 하여 high fidelity EX-tag polymerase(Takara, Kyoto, Japan)를 이용한 PCR을 수행하였다. 그 결과 단백질의 번역부위를 완전히 포함하고 있는 cDNA 조각을 얻을 수 있었으며 이를 EcoRI, BamH1 제한효소로 자른 뒤 pBI121 벡터로 도입하였다. In addition, in the present invention, pBI121, which is a binary vector containing a CaMV 35S promoter and a NOS terminator, was used for transformation of Arabidopsis for the production of transformants. For transformation, PCR was performed using high fidelity EX-tag polymerase (Takara, Kyoto, Japan) using pCaRma1H1 cDNA as a template. As a result, a cDNA fragment completely containing the translational region of the protein was obtained, which was cut with EcoRI and BamH1 restriction enzymes and introduced into the pBI121 vector.

7. 아그로박테리움으로 7. To Agrobacterium CaRma1H1CaRma1H1 형질전환 Transformation

제작된 구축물은 아그로박테리움(GV3101)에 전기천공법을 이용하여 형질전환 하였으며 유전자의 존재 유무는 PCR을 이용하여 확인하였다. 약 4주된 애기장대(columbia [Col-0])의 지상 부위를 0.05% 실웨트가 포함된 MS 배지에 1분 30초간 담구는 방법으로 형질 전환 시켰다(clough and Bent, 1998, Plant J 16; 735-743). 약 3주간 23 ℃의 생장 챔버에서 배양하고, 씨를 받은 후(T1), 25 ㎍/㎖ 의 카나마이신과 250 ㎍/㎖의 카르베니실린이 포함된 배지에서 살아남는 개체들을 골라 형질전환 유전자의 존재 여부를 RT-PCR 및 노던 블롯을 통해 검증하였다. The constructed construct was transformed into Agrobacterium (GV3101) using electroporation, and the presence or absence of the gene was confirmed by PCR. The ground part of about 4 weeks old Arabidopsis (columbia [Col-0]) was transformed by immersion in MS medium containing 0.05% silwet for 1 minute and 30 seconds (clough and Bent, 1998, Plant J 16; 735). -743). After culturing in a growth chamber at 23 ° C. for about 3 weeks and receiving seeds (T1), individuals who survived in a medium containing 25 μg / ml kanamycin and 250 μg / ml carbenicillin were selected for the presence of the transgene. Validation was by RT-PCR and Northern blot.

8. 8. CaRma1H1CaRma1H1 단백질의 효소활성 분석 Enzyme Activity Analysis of Proteins

본 발명에서는 CaRma1H1 단백질의 효소활성분석을 위해 pMAL C2 벡터에 CaRma1H1 유전자의 ORF를 말토오즈 결합 단백질(maltose binding protein) 프레임에 맞게 서브클로닝을 수행하였다. 40 mM Tris-HCl, pH 7.5, 5 mM MgCl2, 2 mM ATP, 2 mM 디티오트레이톨(DTT), 300 ng/μl 유비퀴틴, 25 μM MG132, 500 ng UBA1, 500 ng UBC8, MBP-CaRma1H1 500 ng을 각각의 튜브에 넣어준 후 30℃ 배양기에서 배양 하였다. 5, 10, 20, 40, 60 분 후 각각 2X 샘플 완충용액을 30 μl 넣어준 다음 100 ℃에서 5분간 끓이고 anti-MBP(New England Bio Labs) 항체를 이용하여 웨스턴 블롯을 수행하였다. In the present invention, for the enzymatic activity analysis of CaRma1H1 protein, subcloning of the ORF of CaRma1H1 gene to the maltose binding protein frame was performed on the pMAL C2 vector. 40 mM Tris-HCl, pH 7.5, 5 mM MgCl 2 , 2 mM ATP, 2 mM Dithiothreitol (DTT), 300 ng / μl Ubiquitin, 25 μM MG132, 500 ng UBA1, 500 ng UBC8, MBP-CaRma1H1 500 ng was put in each tube and incubated in a 30 ℃ incubator. After 5, 10, 20, 40 and 60 minutes, 30 μl of 2X sample buffer was added thereto, and then boiled at 100 ° C. for 5 minutes, and Western blot was performed using anti-MBP (New England Bio Labs) antibody.

실시예Example 1:  One: CaRma1H1CaRma1H1 유전자의 특성 및 기능적 분석Genetic Characterization and Functional Analysis

고추 (Capsicum annuum L.CV Bukang)에서 분리한 유전자로 코딩되는 단백질이 링 핑거 도메인이 잘 보존되어져 있는 것을 의미하는 CaRma1H1 (Capsicum annuum Ring finger protein with Membrane Anchor1 Homolog1)으로 명명하였다.Pepper protein encoded by a separate gene from (Capsicum annuum L.CV Bukang) is CaRma1H1 which means that the ring finger domains been well preserved (Capsicum annuum Ring finger protein with Membrane Anchor1 Homolog1).

본 발명에서 분리된 CaRma1H1 유전자 cDNA(서열번호 1)는 1369bp 길이로 252개의 아미노산 폴리펩티드로 구성되어져 있으며, CaRma1H1 유전자의 아미노산 서열(서열번호 2)과 애기장대 At4g28270은 30%, AtRma1은 34%, At4g27470은 29%의 유사도를 보이는 것을 확인하였다. CaRma1H1 isolated from the present invention The gene cDNA (SEQ ID NO: 1) is composed of 252 amino acid polypeptides of 1369 bp in length.The amino acid sequence of the CaRma1H1 gene (SEQ ID NO: 2) and the Arabidopsis At4g28270 are 34%, AtRma1 is 34%, At4g27470 is 29% similarity. It confirmed that it was seen.

실시예Example 2: 다양한 스트레스에 대한  2: for various stress CaRma1H1CaRma1H1 유전자의 발현양상 분석Analysis of gene expression patterns

본 발명에서는 비생물학적 스트레스 처리에 따른 CaRma1H1 유전자의 발현을 확인하기 위해 건조, 염, 저온, 상처 등의 다양한 환경 스트레스 조건(NaCl 300 mM, 건조조건: 고추유묘의 물 함량이 5%, 10% 되었을 때의 시점, 저온 : 4℃)에서 고추의 잎과 뿌리에서 CaRma1H1 유전자의 발현 정도를 노던 블롯으로 분석하였다. 본 발명에서 상기 유전자와 비교하기 위해 사용된 CaRCI 유전자는 애기장대의 RCI2a와 유사도가 높은 유전자로써 염 스트레스에 의해 발현이 유도되는 유전자로 잘 알려져 있으며, CaPINII 유전자는 단백질가수분해효소 저해제 II와 유사도가 높은 고추 유전자로써, 에틸렌 및 상처스트레스에 의해서 발현이 아주 잘 유도되는 마커유전자로 알려져 있다. CaRma1H1 유전자의 발현양상을 확인한 결과 도 3에서 알 수 있듯이, 저온 스트레스를 처리한 경우(4℃) 잎에서 CaRma1H1 유전자의 발현이 3시간이 경과한 후 현저하게 증가되어지는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 뿌리에서도 시간이 경과함에 따라 CaRma1H1 유전자의 발현이 증가되어지는 것을 관찰할 수 있었다. 염을 처리했을 때는 2시간이 경과했을 때 뿌리에서 현저하게 발현이 증가되어지다가 시간이 경과함에 따라 발현량이 감소되어지는 것을 확인할 수 있었다. 반면에 건조 스트레스를 처리한 경우 상기 유전자의 발현은 물 함량이 5%, 10% 감소되어짐에 따라 뚜렷한 변화는 나타내지 않았지만, 수분함량이 감소되었을 때 CaRma1H1 유전자의 발현량이 증가되는 것을 관찰할 수 있었다. 상처를 처리했을 때는 30분이 경과했을 때 다소 발현량이 증가되어졌으나 시간이 경과함에 따라 감소되어지는 양상을 확인할 수 있었다.In the present invention, CaRma1H1 according to abiotic stress treatment To check gene expression, various environmental stress conditions such as drying, salt, low temperature, wound, etc. (NaCl 300 mM, drying condition: when the water content of red pepper seedlings reached 5%, 10%, low temperature: 4 ℃) Northern blot analysis of CaRma1H1 gene expression in the leaves and roots of red pepper was performed. CaRCI gene used to compare with the gene in the present invention is a gene with high similarity to RCI2a of Arabidopsis is well known as a gene induced expression by salt stress, CaPINII gene is similar to the protease inhibitor II As a high pepper gene, it is known as a marker gene whose expression is very well induced by ethylene and wound stress. As a result of confirming the expression pattern of CaRma1H1 gene, as shown in FIG. 3, it was confirmed that the expression of CaRma1H1 gene was significantly increased after 3 hours in the leaves treated with cold stress (4 ° C.). In addition, it was observed that the expression of CaRma1H1 gene increased in the roots over time. When the salt was treated, it was confirmed that the expression was significantly increased in the roots after 2 hours and then the expression amount was decreased as time passed. On the other hand, when the dry stress was treated, the expression of the gene did not show a clear change as the water content was reduced by 5% and 10%, but the expression of the CaRma1H1 gene was increased when the water content was decreased. When the wound was treated, the amount of expression increased slightly after 30 minutes, but it was confirmed to decrease with time.

실시예Example 3:  3: CaRma1H1CaRma1H1 단백질의 효소활성 분석 Enzyme Activity Analysis of Proteins

본 발명에서는 CaRma1H1 단백질의 효소활성을 분석하기 위해 UBA1, UBC8, 유비퀴틴, CaRma1H1을 넣어준 다음 5, 10, 20, 40, 60분 후 CaRma1H1 단백질의 변화를 웨스턴 블롯으로 측정하였다. 측정한 결과 도 4a에서 알 수 있듯이, 시간이 경과함에 따라 초기에 비해 점점 많은 밴드가 관찰되었고, 이것은 MBP-CaRma1H1 단백질이 오토유비퀴티네이션 된 것임을 확인할 수 있었다. 따라서 CaRma1H1 단백질은 E3 라이게이즈 효소 활성을 가지는 것을 알 수 있었다. 또한 본 발명에서는 E1인 UBA1, E2인 UBC8, 그리고 유비퀴틴을 하나씩 제거한 후 CaRma1H1 단백질의 변화를 확인하였다 (도 4b 참조). 도 4c에서는 C3HC4 타입의 링 핑거 도메인을 가지는 CaRma1H1 단백질에서 단백질의 효소활성에 중요한 영향을 미치는 시스틴과 히스티딘의 기능을 확인하기 위해 이들 아미노산을 한 개씩 돌연변이를 주었을 때, 효소활성이 나타나지 않는 것을 확인하였다.In the present invention, after the addition of UBA1, UBC8, ubiquitin and CaRma1H1 to analyze the enzymatic activity of CaRma1H1 protein, the change of CaRma1H1 protein was measured by Western blot after 5, 10, 20, 40 and 60 minutes. As can be seen in Figure 4a, as time passes, more and more bands were observed as compared to the initial stage, which indicates that the MBP-CaRma1H1 protein was autoubiquitated. Therefore, CaRma1H1 protein was found to have E3 ligase enzyme activity. In addition, in the present invention, after removing the UBA1 (E1), the UBC8 (E2), and ubiquitin one by one, changes in CaRma1H1 protein were confirmed (see FIG. 4B). In FIG. 4C, it was confirmed that when one of these amino acids was mutated to confirm the function of cystine and histidine, which are important effects on the enzymatic activity of CaRma1H1 protein having a ring finger domain of C3HC4 type, the enzymatic activity did not appear. .

실시예Example 4: 35S: 4: 35S: CaRma1H1CaRma1H1 벡터로 형질전환된 애기장대의 표현형 분석 Phenotypic analysis of Arabidopsis transformed with vector

본 발명에서는 CaRma1H1 유전자의 기능적 분석을 위해 야생종 애기장대와 35S:CaRma1H1 벡터로 형질전환된 애기장대의 표현형을 관찰하였다. 도 5에서 알 수 있듯이, 4주 동안 키운 야생종 애기장대와 CaRma1H1 유전자로 형질전환된 애기장대에 물을 주지 않고 14일 동안 건조 스트레스를 준 후 다시 물을 공급하여 준 후 5일이 경과했을 때 야생종에 비해 형질전환된 애기장대의 건조 저항성이 증가된 것 을 확인할 수 있었다. In the present invention, the phenotype of the Arabidopsis transformed with wild-type Arabidopsis and 35S: CaRma1H1 vector was observed for functional analysis of the CaRma1H1 gene. As can be seen in Figure 5, wild species Arabidopsis cultivated for 4 weeks and the Arabidopsis transformed with CaRma1H1 gene without watering 14 days without dry stress after supplying water again after 5 days of wild species It was confirmed that the drying resistance of transformed Arabidopsis increased compared to.

실시예Example 5: 35S: 5: 35 S: CaRma1H1CaRma1H1 벡터로 형질전환된 애기장대의 표현형 통계분석 및  Phenotypic statistical analysis of Arabidopsis transformed with vector and CaRma1H1CaRma1H1 유전자 발현분석 Gene Expression Analysis

4개의 독립적인 형질전환 식물체 군을 이용하여 야생종과의 건조 스트레스에 대한 통계처리를 실시하였다. 3주간 성장시킨 애기장대에 11일 동안 물을 주지 않고 방치한 다음 다시 물을 공급하고 3일이 경과한 후 식물을 관찰하였다. 야생종에 비해 형질전환된 애기장대는 33%에서 91% 비율로 건조 스트레스에 대한 저항성을 가지는 것을 확인할 수 있었다 (도 6a, c 참조). 또한 각 형질전환체의 과발현 정도를 노던 블롯을 통해 분석한 결과 모든 라인에서 CaRma1H1 유전자가 현저하게 발현되어지는 것을 확인할 수 있었다 (도 6b 참조).Four independent transgenic plant groups were used to perform statistical analysis on dry stress with wild species. After eleven days without watering to the Arabidopsis grown for three weeks, the water was supplied again and the plants were observed after three days. Compared with wild species, transgenic Arabidopsis was found to have resistance to dry stress at a rate of 33% to 91% (see FIGS. 6a and c). In addition, as a result of analyzing the degree of overexpression of each transformant through Northern blot, it was confirmed that the CaRma1H1 gene is significantly expressed in all lines (see FIG. 6B).

본 발명에서 분리된 고추 유래의 CaRma1H1 유전자 및 상기 유전자로부터 발현되는 CaRma1H1 단백질은 식물의 스트레스에 대한 저항성을 증가시킬 수 있다.CaRma1H1 gene derived from red pepper isolated from the present invention and CaRma1H1 protein expressed from the gene may increase resistance to plant stress.

<110> Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei University <120> CaRma1H1 gene increasing plant stress resistance and transgenic plants transformed by CaRma1H1 gene <160> 16 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 1369 <212> DNA <213> Capsicum annuum <400> 1 ggcacgaggc tttgcttttc tccttctaaa gactcaatat cttacttgtg tgttagttca 60 caaacgttct tgatacaatt atactacttg ggcattagca gataatttta ttacatcatg 120 aatcaagata tggccttaga acagcttgac actaccttta acaaacacga tactccatta 180 gggaaatgga agtcaatgaa cgatgaagtt gaagagaata tttctggtgg cttcgactgt 240 aacatatgcc tggattgtgt gcacgaacct gtgataactt tatgcggtca tctttactgc 300 tggccttgca tttacaaatg gatttatttc cagagtgttt cttcagaaaa ttcggatcag 360 caacaaccgc aatgccctgt ttgcaaggct gaagtctcag aaaaaacctt gattccactc 420 tatggacgcg gtggtcaatc tacaaaacca tccgaaggaa aggctccgaa tcttggcata 480 gtgatcccac aaaggccccc tagtccaagg tgtggtggtc acttcttgtt accaactact 540 gattcaaatc catcccagct acttcaacga cgaggttatc aacagcagtc tcaaacacgt 600 caaccggctt atcagggtag ctacatgtct tcgcccatgc tcagccctgg tggtgcgact 660 gcgaatatgt tacaacactc catgattgga gaagtagcct atgcaagaat ttttggcaac 720 tcatcaacaa ctatgtatac atatccaaac tcttataatc tagcaatcag cagtagccca 780 agaatgagaa ggcaattatc acaggctgat agatcacttg gcagaatatg ttttttccta 840 ttttgttgct ttgtcacatg tctaatcttg ttttgaacac ttttttcctc ctgtcttttg 900 cttgtacttt gtacaaaaag atttggtgtt gtagtctcag taaaaaaaaa gggcagcctg 960 gtgcatctaa actcctgcta tctatgtgca gggtttcgga aagggctgga caacaacggt 1020 acgttatagt cccttatagt agataagaaa atgtacaaca gcctcggcta aatgtgtaac 1080 aaatcataga agcttttgcc tctttgattg ttgctaaaca ctcttggaat tagagtgctt 1140 tcattgaacc cttttttgat attataatct aagaaatgag gtttgaagtt ctatccatta 1200 tggtgcatag agactcatac tatgttatgt aacaatcaat ttgatatggt cgctaacaat 1260 caatttgata tggtcgcacc gtttcatttt ttctctttca tttggccttt gcttatatct 1320 aattatccct ttttatcttt tttttataaa aaaaaaaaaa aaaaaaaaa 1369 <210> 2 <211> 252 <212> PRT <213> Capsicum annuum <400> 2 Met Asn Gln Asp Met Ala Leu Glu Gln Leu Asp Thr Thr Phe Asn Lys 1 5 10 15 His Asp Thr Pro Leu Gly Lys Trp Lys Ser Met Asn Asp Glu Val Glu 20 25 30 Glu Asn Ile Ser Gly Gly Phe Asp Cys Asn Ile Cys Leu Asp Cys Val 35 40 45 His Glu Pro Val Ile Thr Leu Cys Gly His Leu Tyr Cys Trp Pro Cys 50 55 60 Ile Tyr Lys Trp Ile Tyr Phe Gln Ser Val Ser Ser Glu Asn Ser Asp 65 70 75 80 Gln Gln Gln Pro Gln Cys Pro Val Cys Lys Ala Glu Val Ser Glu Lys 85 90 95 Thr Leu Ile Pro Leu Tyr Gly Arg Gly Gly Gln Ser Thr Lys Pro Ser 100 105 110 Glu Gly Lys Ala Pro Asn Leu Gly Ile Val Ile Pro Gln Arg Pro Pro 115 120 125 Ser Pro Arg Cys Gly Gly His Phe Leu Leu Pro Thr Thr Asp Ser Asn 130 135 140 Pro Ser Gln Leu Leu Gln Arg Arg Gly Tyr Gln Gln Gln Ser Gln Thr 145 150 155 160 Arg Gln Pro Ala Tyr Gln Gly Ser Tyr Met Ser Ser Pro Met Leu Ser 165 170 175 Pro Gly Gly Ala Thr Ala Asn Met Leu Gln His Ser Met Ile Gly Glu 180 185 190 Val Ala Tyr Ala Arg Ile Phe Gly Asn Ser Ser Thr Thr Met Tyr Thr 195 200 205 Tyr Pro Asn Ser Tyr Asn Leu Ala Ile Ser Ser Ser Pro Arg Met Arg 210 215 220 Arg Gln Leu Ser Gln Ala Asp Arg Ser Leu Gly Arg Ile Cys Phe Phe 225 230 235 240 Leu Phe Cys Cys Phe Val Thr Cys Leu Ile Leu Phe 245 250 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaRma1H1 forward primer <400> 3 atggaagtca atgaacgatg 20 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaRma1H1 reverse primer <400> 4 ctgctgttga taacctcgtc 20 <210> 5 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Ubiquitin forward primer <400> 5 atgcagatct ttgttaagac tctc 24 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Ubiquitin reverse primer <400> 6 tcaaccacca cggagcctga 20 <210> 7 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 7 gaattcatga atcaagatat ggcc 24 <210> 8 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 8 gaattctcaa aacaagatta gac 23 <210> 9 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaRma1H1 H58A forward primer <400> 9 taactttatg cggtgctctt tactgctggc 30 <210> 10 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaRma1H1 H58A reverse primer <400> 10 gccagcagta aagagcaccg cataaagtta 30 <210> 11 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaRma1H1 C61S forward primer <400> 11 gcggtcatct ttacagctgg ccttgcatt 29 <210> 12 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaRma1H1 C61S reverse primer <400> 12 aatgcaaggc cagctgtaaa gatgaccgc 29 <210> 13 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaRma1H1 C89S forward primer <400> 13 cgcaatgccc tgttagcaag gctgaagtc 29 <210> 14 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaRma1H1 C89S reverse primer <400> 14 gacttcagcc ttgctaacag ggcattgcg 29 <210> 15 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaRma1H1 K115R forward primer <400> 15 ccatccgaag aaagggctcc gaatcttgg 29 <210> 16 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaRma1H1 K115R reverse primer <400> 16 ccaagattcg gagcccttcc ttcggatgg 29 <110> Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei University <120> CaRma1H1 gene increasing plant stress resistance and transgenic          plants transformed by CaRma1H1 gene <160> 16 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 1369 <212> DNA <213> Capsicum annuum <400> 1 ggcacgaggc tttgcttttc tccttctaaa gactcaatat cttacttgtg tgttagttca 60 caaacgttct tgatacaatt atactacttg ggcattagca gataatttta ttacatcatg 120 aatcaagata tggccttaga acagcttgac actaccttta acaaacacga tactccatta 180 gggaaatgga agtcaatgaa cgatgaagtt gaagagaata tttctggtgg cttcgactgt 240 aacatatgcc tggattgtgt gcacgaacct gtgataactt tatgcggtca tctttactgc 300 tggccttgca tttacaaatg gatttatttc cagagtgttt cttcagaaaa ttcggatcag 360 caacaaccgc aatgccctgt ttgcaaggct gaagtctcag aaaaaacctt gattccactc 420 tatggacgcg gtggtcaatc tacaaaacca tccgaaggaa aggctccgaa tcttggcata 480 gtgatcccac aaaggccccc tagtccaagg tgtggtggtc acttcttgtt accaactact 540 gattcaaatc catcccagct acttcaacga cgaggttatc aacagcagtc tcaaacacgt 600 caaccggctt atcagggtag ctacatgtct tcgcccatgc tcagccctgg tggtgcgact 660 gcgaatatgt tacaacactc catgattgga gaagtagcct atgcaagaat ttttggcaac 720 tcatcaacaa ctatgtatac atatccaaac tcttataatc tagcaatcag cagtagccca 780 agaatgagaa ggcaattatc acaggctgat agatcacttg gcagaatatg ttttttccta 840 ttttgttgct ttgtcacatg tctaatcttg ttttgaacac ttttttcctc ctgtcttttg 900 cttgtacttt gtacaaaaag atttggtgtt gtagtctcag taaaaaaaaa gggcagcctg 960 gtgcatctaa actcctgcta tctatgtgca gggtttcgga aagggctgga caacaacggt 1020 acgttatagt cccttatagt agataagaaa atgtacaaca gcctcggcta aatgtgtaac 1080 aaatcataga agcttttgcc tctttgattg ttgctaaaca ctcttggaat tagagtgctt 1140 tcattgaacc cttttttgat attataatct aagaaatgag gtttgaagtt ctatccatta 1200 tggtgcatag agactcatac tatgttatgt aacaatcaat ttgatatggt cgctaacaat 1260 caatttgata tggtcgcacc gtttcatttt ttctctttca tttggccttt gcttatatct 1320 aattatccct ttttatcttt tttttataaa aaaaaaaaaa aaaaaaaaa 1369 <210> 2 <211> 252 <212> PRT <213> Capsicum annuum <400> 2 Met Asn Gln Asp Met Ala Leu Glu Gln Leu Asp Thr Thr Phe Asn Lys   1 5 10 15 His Asp Thr Pro Leu Gly Lys Trp Lys Ser Met Asn Asp Glu Val Glu              20 25 30 Glu Asn Ile Ser Gly Gly Phe Asp Cys Asn Ile Cys Leu Asp Cys Val          35 40 45 His Glu Pro Val Ile Thr Leu Cys Gly His Leu Tyr Cys Trp Pro Cys      50 55 60 Ile Tyr Lys Trp Ile Tyr Phe Gln Ser Val Ser Ser Glu Asn Ser Asp  65 70 75 80 Gln Gln Gln Pro Gln Cys Pro Val Cys Lys Ala Glu Val Ser Glu Lys                  85 90 95 Thr Leu Ile Pro Leu Tyr Gly Arg Gly Gly Gln Ser Thr Lys Pro Ser             100 105 110 Glu Gly Lys Ala Pro Asn Leu Gly Ile Val Ile Pro Gln Arg Pro Pro         115 120 125 Ser Pro Arg Cys Gly Gly His Phe Leu Leu Pro Thr Thr Asp Ser Asn     130 135 140 Pro Ser Gln Leu Leu Gln Arg Arg Gly Tyr Gln Gln Gln Ser Gln Thr 145 150 155 160 Arg Gln Pro Ala Tyr Gln Gly Ser Tyr Met Ser Ser Pro Met Leu Ser                 165 170 175 Pro Gly Gly Ala Thr Ala Asn Met Leu Gln His Ser Met Ile Gly Glu             180 185 190 Val Ala Tyr Ala Arg Ile Phe Gly Asn Ser Ser Thr Thr Met Tyr Thr         195 200 205 Tyr Pro Asn Ser Tyr Asn Leu Ala Ile Ser Ser Ser Pro Arg Met Arg     210 215 220 Arg Gln Leu Ser Gln Ala Asp Arg Ser Leu Gly Arg Ile Cys Phe Phe 225 230 235 240 Leu Phe Cys Cys Phe Val Thr Cys Leu Ile Leu Phe                 245 250 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaRma1H1 forward primer <400> 3 atggaagtca atgaacgatg 20 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaRma1H1 reverse primer <400> 4 ctgctgttga taacctcgtc 20 <210> 5 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Ubiquitin forward primer <400> 5 atgcagatct ttgttaagac tctc 24 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Ubiquitin reverse primer <400> 6 tcaaccacca cggagcctga 20 <210> 7 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 7 gaattcatga atcaagatat ggcc 24 <210> 8 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 8 gaattctcaa aacaagatta gac 23 <210> 9 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaRma1H1 H58A 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ccaagattcg gagcccttcc ttcggatgg 29  

Claims (12)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열로 이루어진 고추 유래의 CaRma1H1 단백질을 코딩하는 유전자를 식물체에서 과발현시킴으로써 건조 스트레스에 대한 저항성을 증가시키는 방법.A method of increasing resistance to dry stress by overexpressing in a plant a gene encoding CaRma1H1 protein derived from red pepper consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. 삭제delete 제 8항에 있어서, 상기 식물체는 벼, 밀, 보리, 옥수수, 콩, 감자, 팥, 귀리, 수수를 포함하는 식량작물류; 애기장대, 배추, 무, 고추, 딸기, 토마토, 수박, 오이, 양배추, 참외, 호박, 파, 양파, 당근을 포함하는 채소작물류; 인삼, 담배, 목화, 참깨, 사탕수수, 사탕무우, 들깨, 땅콩, 유채를 포함하는 특용작물류; 사과나무, 배나무, 대추나무, 복숭아, 양다래, 포도, 감귤, 감, 자두, 살구, 바나나를 포함하는 과수류; 장미, 글라디올러스, 거베라, 카네이션, 국화, 백합, 튤립을 포함하는 화훼류; 및 라이그라스, 레드클로버, 오차드그라스, 알파알파, 톨페스큐, 페레니얼라이그라스 등을 포함하는 사료작물류로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.According to claim 8, The plant is rice, wheat, barley, corn, soybeans, potatoes, red beans, oats, sorghum crops; Vegetable crops including Arabidopsis, Chinese cabbage, radish, pepper, strawberry, tomato, watermelon, cucumber, cabbage, melon, pumpkin, green onion, onion, carrot; Special crops including ginseng, tobacco, cotton, sesame, sugar cane, sugar beet, perilla, peanut, rapeseed; Fruit trees including apple trees, pears, jujube trees, peaches, leeks, grapes, citrus fruits, persimmons, plums, apricots, bananas; Flowers, including roses, gladiolus, gerberas, carnations, chrysanthemums, lilies and tulips; And fodder crops, including lygras, red clover, orchardgrass, alpha alpha, tolsque cue, perennial lygras, and the like. 제8항 또는 제10항의 방법에 의해 제조된 건조 스트레스 저항성이 증가된 형질전환 식물체.A transgenic plant with increased dry stress resistance produced by the method of claim 8 or 10. 삭제delete
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