KR101250168B1 - Pepper pathogenesis-related protein 4b gene and screening method of plant disease resistance using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고추식물의 세균병인 고추 세균성 점무늬병 (Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)의 병원성균과 비병원성균에 감염될 때 특이적으로 유도되는 유전자인 고추식물의 CaLRR1(Leucine-rich repeat protein1)과 상호작용하는 신규 유전자인 병생성 관련 단백질 4b의 유전자 (pepper pathogenesis-related protein 4b ; CaPR4b), 이를 이용한 저항성 식물체의 제작 및 항진균 제제에 관한 것이다. 상술한 본 발명에 의하면, 병 저항성 식물체의 육종을 위한 재료 및 항진균 제의 원료를 제공할 수 있고, 식물병 저항성에 대한 작용기작을 규명하는 도구로서 이용되어질 수 있는 이점이 있다. The present invention interacts with CaLRR1 (Leucine-rich repeat protein1) of red pepper plants, which are genes specifically induced when infected with pathogenic and non-pathogenic bacteria of red pepper bacterial spot disease ( Xanthomonas campestris pv.vesicatoria ). The present invention relates to a gene for the pathogenesis-related protein 4b ( CaPR4b ), which is a novel gene, and to the production of a resistant plant and an antifungal agent. According to the present invention described above, it is possible to provide a material for breeding disease resistant plants and a raw material of an antifungal agent, and there is an advantage that can be used as a tool for identifying a mechanism of action against plant disease resistance.

Description

고추의 병생성 관련 단백질4b 유전자 CaPR4b 및 이를 이용한 식물체의 병 저항성 탐색 방법{Pepper pathogenesis-related protein 4b gene and screening method of plant disease resistance using the same}Pepper pathogenesis-related protein 4b gene and screening method of plant disease resistance using the same}

본 발명은 식물병 방어 관련된 신규 유전자인 고추식물의 Leucine-rich repeat protein (LRR)인 CaLRR1과 상호작용하는 고추 병생성 관련 단백질4b의 유전자 (pepper pathogenesis-related protein 4b, CaPR4b), 이를 이용한 병저항성 형질전환 식물체 및 병 저항성 탐색방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 고추 세균성 점무늬병(Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)의 병원성 균주와 비병원성 균주에 감염될 때 저항성 반응에서 강하게 발현되는 식물병 방어 관련 신규 유전자인 CaPR4b 유전자의 염기서열 및 아미노산 서열을 제공하며, 이를 이용하여 생물적/화학적/물리적 저항성 유도 처리 시 저항성 관련 유전자 CaPR4b의 차별적인 발현여부 및 CaPR4b의 펩타이드를 사용하여 제작된 항체를 이용한 면역반응으로 CaPR4b의 단백질 수준의 발현 여부를 탐색하는 식물체의 저항성 탐색방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 아그로박테리움 매개 일시 발현(Agrobacterium-mediated transient expression) 방법을 통하여 식물에서 CaPR4b 유전자의 저항성에서의 역할을 탐색하였고, 상기 CaPR4b 유전자를 애기장대(Arabidopsis thaliana)에 형질전환을 통해 도입, 과발현(overexpression)시켜 CaPR4b 유전자의 식물체 병저항성 증대효과를 확인하여, 이를 통한 식물병 저항성 형질전환 식물체를 제공하는 것에 관한 것이다.
The present invention relates to a pepper pathogenesis-related protein 4b ( CaPR4b ) that interacts with CaLRR1, a Leucine-rich repeat protein (LRR) of pepper plants, a novel gene related to plant disease defense, and pathogenic resistance using the same. The present invention relates to a transformed plant and a disease resistance screening method. More specifically, the present invention relates to the nucleotide sequence and amino acid sequence of the CaPR4b gene, a novel plant-related defense gene, which is strongly expressed in the resistance reaction when infected with pathogenic strains and non-pathogenic strains of red pepper bacterial spot disease ( Xanthomonas campestris pv.vesicatoria ). To detect whether the expression level of CaPR4b protein in the bio / chemical / physical resistance induction treatment by the differential expression of the resistance-related gene CaPR4b and the immune response using the antibody produced using the peptide of CaPR4b It relates to a method of searching for resistance of plants. In addition, the present invention explored the role of CaPR4b gene resistance in plants through the Agrobacterium-mediated transient expression method, the CaPR4b gene was introduced through transformation into Arabidopsis thaliana , By overexpression to confirm the effect of increasing the plant disease resistance of the CaPR4b gene, and to provide a plant disease resistant transgenic plant through this.

고추는 가지과에 속한 우리나라에서는 오래전부터 김치등의 한식요리에서 중요한 조미료로 사용되고 있는 대표적인 경제작물로 원산지인 남미의 여러 나라를 비롯하여 전 세계적으로 재배되고 있는 작물이다. 국내 채소 종자 중 단일 품목으로는 가장 큰 규모를 자랑할 정도로 많은 재배량을 보이고 있는 대표적인 경제작물이다. 국내의 연간 소비량은 일인당 건고추 기준으로 3.5kg이며 소비량은 20만 톤 규모로 시장규모는 1조원에 이르는 것으로 추정되고 있는 쌀 다음으로 주요한 작물이라고 할 수 있다. 그러나 선진국에서는 고추의 중요도가 상대적으로 낮아 연구가 취약하고 본격적인 투자와 연구가 이루어지지 않은 상태이다. Red pepper is a representative economic crop that has been used as an important condiment in Korean food such as kimchi for a long time in Korea. It is a crop that is cultivated all over the world including many countries of South America. It is a representative economic crop with a large amount of cultivation, boasting the largest scale as a single item among domestic vegetable seeds. Domestic annual consumption is 3.5kg per capita dried pepper and consumption is 200,000 tons, and the market is the second largest crop after rice, which is estimated to reach 1 trillion won. However, in the developed countries, the importance of red pepper is relatively low, so the research is vulnerable and full investment and research have not been made.

또한 고추는 세균병, 진균병, 바이러스병이 다양하게 보고되고 있으며 난균류에 의한 역병과 진균에 의한 탄저병 및 세균에 의한 세균정점무늬병에 대한 피해가 가장 심각하게 보고되고 있다. 병원균들의 피해는 고추의 수확량 감소 및 질적 저하를 가져오고 있어 이러한 문제들을 해결하기 위하여 안정적인 생산, 농약과 노동력 절감에 따른 생산비의 절감 및 환경을 고려한 고추의 내병성 품종의 육종이 중요한 목표로 인식되어지고 있다. In addition, pepper, bacterial, fungal, and viral diseases have been reported variously, the most serious damage to the plague caused by fungi, anthrax caused by fungi and bacterial peak pattern disease caused by bacteria. The damage of pathogens has led to the reduction of the yield and quality of peppers. To solve these problems, stable breeding, reduction of production costs due to pesticides and labor reduction, and breeding of disease-resistant varieties of pepper are considered as important targets. have.

특히, 고추의 세균성 점무늬병은 잎, 잎자루, 줄기, 과경 및 열매에 나타나며 암갈색의 원형이나 부정형의 작은 점무늬를 형성하여 낙엽을 유발하고 수확량을 감소시키는 병으로서 더뎅이병 또는 반점세균병으로도 불리우며 심각한 수준의 피해를 보이고 있다. 이러한 고추 세균성 점무늬병은 농약을 이용한 화학적 방제가 어려우므로 고추 세균성 점무늬병에 대한 피해를 최소화하기 위하여 고추 식물의 재배환경을 조절하여 경종적으로 방제하고 저항성 고추품종의 개발 및 생물학적 방제등을 적절히 사용하는 것이 농민들에게 가장 효율적이고 경제적인 방제방법이다. 이들 방제 방법 중에서 병에 대하여 저항성을 가지고 있는 고추 품종의 개량 및 육종을 위하여 생명공학 기술을 이용한 유용한 고추방어유전자를 이용하는 분자적 육종기술개발이 21세기 고추생산에 가장 바람직하다고 할 수 있다. Especially, bacterial spot disease of red pepper is appeared on leaves, petiole, stem, fruit and fruit, and it forms dark brown round or irregular small spot pattern to induce deciduous leaves and reduce yield. Is showing damage. These pepper bacterial spots are difficult to control chemicals using pesticides, so in order to minimize the damage to pepper bacterial spots, it is recommended to control the cultivation environment of pepper plants to control them and to develop resistant pepper varieties and to use biological control appropriately. It is the most efficient and economical control method for farmers. Among these control methods, the development of molecular breeding technology using useful pepper defense genes using biotechnologies for the improvement and breeding of pepper varieties that are resistant to disease can be said to be the most desirable for the production of pepper in the 21st century.

병해충에 의한 작물생산 피해를 최소화하기 위하여 고추를 비롯한 다양한 경제 작물의 병 저항성 품종의 육성 프로그램들이 꾸준히 진행되어 왔으며, 병 저항성에 대한 이해 및 이의 실제적 응용을 위해 식물에서의 저항성 기작에 대한 연구에서 고추가 모델식물로서 사용되고 있다. Programs to cultivate disease-resistant varieties of various economic crops, including peppers, have been steadily progressed in order to minimize crop production damage caused by pests, and in the study on the mechanism of resistance in plants for understanding the disease resistance and its practical application. Is used as a model plant.

식물이 병에 감염되면, 기주식물은 여러 가지 세포내 대사 경로에서 방어기작을 작동시켜서, 병원균 감염 초기에 기주식물과 식물병원균간의 상호작용에서 친화적, 불친화적 반응으로 나뉘어 결정되고, 이에 따라 병의 진전을 제한시킬 수 있는지의 저항성(방어)반응 여부가 결정되는 것이다.When a plant is infected, the host plant activates defense mechanisms in a variety of intracellular metabolic pathways, which are determined by the friendly and incompatible reactions in the interaction between the host plant and phytopathogens early in the pathogen infection, thus leading to disease progression. It is determined whether the resistance (defense) reaction can be limited.

불친화적 저항성 반응에서, 감염된 식물은 병원균의 침입을 인식(recognition)하고, 이에 대하여 감염부위의 세포에 국부적 세포 죽음과 같은 과민성 반응(hypersensitive response), 켈러스(callose)의 축적, 리그닌 (lignin)화에 의한 세포벽의 비후화 등의 반응을 나타내며, 피토알렉신(phytoalexin) 등 여러 종류의 항균성 물질을 생성하고, 소위 병생성 관련 단백질[pathogenesis related (PR) protein]이라 불리우는 방어관련단백질을 생성하는 것으로 알려져 있다.In an incompatible resistance response, the infected plant recognizes the invasion of pathogens, and responds to hypersensitive responses, such as local cell death, to the cells at the site of infection, accumulation of callose, and lignin. It shows reactions such as thickening of cell walls due to aging, produces various kinds of antimicrobial substances such as phytoalexin, and produces defense-related proteins called pathogenesis related (PR) proteins. It is known.

이러한 식물방어 기작들은 병원균이 침입하는 경우뿐만 아니라, 에틸렌이나 메틸 자스모네이트 등 인위적인 자극에 의해서도 나타나며, 물리적 상처나 염도, 온도 등의 환경적 스트레스에 의해서도 나타난다고 보고되고 있다.These plant defense mechanisms are reported not only when invading pathogens, but also by artificial stimuli such as ethylene or methyl jasmonate, and by environmental stress such as physical injury, salinity, and temperature.

인위적인 생물학적/물리적/환경적 스트레스에 대하여 식물은 방어 반응을 나타내게 되는데 특히 식물이 병원체에 대하여 방어할 수 있는 능력에서 중요한 역할을 하는 것에는 식물과 병원균의 상호작용에 의한 식물의 병 저항성의 발현과 이에 관련된 신호전달경로이다. 이에 관하여, 식물의 병 방어 기작 및 그와 관련된 유전자가 어떻게 병원균을 인식하고 인식의 결과 어떠한 전달 경로를 통하여 식물 전체에 반응을 하게 되는지 중요하게 연구되어져 왔으며 주된 관심사는 생물학/생화학/세포생물학적인 방법을 이용한 병 저항성(방어) 유전자의 기능에 대한 연구를 통하여 이루어져 왔다. Plants respond to defensive biological / physical / environmental stresses, and in particular, an important role in the plant's ability to defend against pathogens is the expression of plant disease resistance by the interaction of the plant with pathogens. This is the signaling pathway involved. In this regard, the disease defense mechanisms of the plant and how the genes associated with them are recognized as pathogens and as a result of the transmission pathway have been studied in the whole plant, the main concern is biological / biochemical / cell biological methods It has been through the study of the function of disease resistance (defense) gene using.

이러한 병 저항성(방어) 유전자의 기능에 대한 연구는 식물의 생리 및 저항성에 관련된 기작을 연구에 대한 가치를 가짐은 물론, 연구 대상 작물의 분자육종을 통한 저항성 품종의 개발에 기여할 수 있다. 근래의 작물 분자육종기술에 대한 연구는 유전공학적 기술의 개입에 의하여 가속화 되었으며, 병 저항성(방어) 유전자를 통한 작물 분자육종은 모든 종의 유전자를 재료로 사용할 수 있으며 기존의 게놈단위로 가능하던 육종기술을 유전자 수준에서 가능하도록 하여 보다 효과적인 육종 효과를 보이며 이러한 육종의 효과에 대한 조절이 가능하다는 면에서 현재의 육종의 기술을 극대화 시킬 수 있다는 장점이 있다.
The study of the function of the disease resistance (defense) gene can have the value of studying the mechanisms related to the physiology and resistance of plants, as well as contribute to the development of resistant varieties through molecular breeding of the crops studied. The recent research on crop molecular breeding technology has been accelerated by the intervention of genetic engineering techniques. Crop molecular breeding through disease-resistant (defense) genes can be used as a material for all species and breeding that has been possible at the existing genome level. By enabling technology at the genetic level, it has the advantage of maximizing the current breeding technology in that it shows more effective breeding effect and can control the effects of such breeding.

한편, 병생성 관련 유전자 4b (pathogenesis-related protein 4b, PR4b)는 감자, 담배, 토마토, 애기장대, 보리, 벼, 미, 옥수수와 같은 많은 식물들이 함유하고 있으며 특히 밀에서 연구된 병생성 관련 유전자 4 (pathogenesis-related protein 4, PR4)는 in vitro에서 병원성 진균에 대하여 생장을 억제시킨다는 보고가 있었다. 또한 도열병균과 담배모자이크바이러스의 감염 후에도 유도되어지는 것으로 알려져 있다. 이와 같이 PR4 family는 병원균이나 외부자극에 의하여 강하게 유도되어지고 있으며, 특히 애기장대 식물에서는 병원균의 감염 이후에 자스모닉 산과 에틸렌 경로에 의존적이라는 보고가 있었다. 또한 PR4 family는 키틴결합 도메인을 포함하고 있는 형태와 그렇지 못한 형태로 나눌 수 있다. 그러나 이러한 연구결과와는 달리 PR4 family에 대한 기능에 대한 연구는 아직은 미비하다. 본 발명은 고추의 병생성 관련 유전자 4b (pathogenesis-related protein 4b, CaPR4b)의 기능을 CaPR4b 유전자를 과발현 시킨 애기장대 식물과 이 유전자를 담배식물에 아그로박테리움 매개 일시 발현(Agrobacterium-mediated transient expression)를 통한 평가 및 재조합 단백질의 세균성 및 진균성 병원균에 대한 CaPR4b의 반응을 통하여 저항성 검정 평가가 가능하게 하였다. 이러한 발명은 고추의 방어 관련 유전자 4b의 병에 대한 반응 및 이와 관련된 저항성 반응의 유전자 정보를 축적할 수 있게 되어 식물의 병에 대한 신호전달에 대한 흥미로운 모형을 제공해 줄 수 있으며, 저항성을 일으키는 생화학적 변화를 이해함으로써, 병 저항성이 증진되는 유전공학적 식물을 개발하거나 식물의 저항성 유전기작을 촉진하도록 작동하는 식물보호 화학물질을 개발하는 데에 실용적으로 이용될 수 있을 것이다.
Pathogenesis -related protein 4b ( PR4b ), on the other hand, contains many plants such as potatoes, tobacco, tomatoes, Arabidopsis, barley, rice, rice and corn. 4 (pathogenesis-related protein 4, PR4 ) has been reported to inhibit growth against pathogenic fungi in vitro. It is also known to be induced after the infection of B. aureus and Tobacco mosaic virus. As such, the PR4 family is strongly induced by pathogens and external stimuli. Especially, Arabidopsis plants have been reported to be dependent on the jasminoid acid and ethylene pathways after pathogen infection. In addition, the PR4 family can be divided into forms containing and not containing chitin binding domains. Contrary to these findings, however, research on the function of the PR4 family is still incomplete. Agrobacterium- mediated transient expression of Arabidopsis plants overexpressing the CaPR4b gene and the Agrobacterium- mediated transient expression of CaPR4b genes for the function of pathogenesis-related protein 4b ( CaPR4b ) in red pepper Evaluation of resistance and the response of CaPR4b to bacterial and fungal pathogens of recombinant proteins enabled evaluation of resistance assays. This invention is able to accumulate genetic information of pepper's defense-related gene 4b in response to disease and its associated resistance response, which can provide an interesting model for signaling of plant diseases, and induces biochemical resistance By understanding the change, it may be practically used to develop genetically engineered plants that promote disease resistance or to develop plant protection chemicals that operate to promote the plant's genetic resistance.

본 발명은 이와 같은 종래기술상의 과제를 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은, 고추 세균성 점무늬병(Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)에 대한 방어반응에 관여하는 것으로서 식물병 방어 관련 유전자의 하나인 고추식물의 Leucine-rich repeat protein (LRR)인 CaLRR1과 상호작용하는 신규 유전자인 고추의 병생성 관련 유전자 4b (pathogenesis-related protein 4b)를 코딩하는 CaPR4b 유전자를 분리하여 해독함으로써 그 염기서열 정보 및 그에 따른 아미노산 서열 정보를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art, the purpose of which is involved in the defensive reaction against pepper bacterial spot disease ( Xanthomonas campestris pv.vesicatoria ) Leucine- one of the pepper plant related genes related to plant disease defense By separating and decoding the CaPR4b gene encoding the pathogenesis-related protein 4b of red pepper, a new gene that interacts with CaLRR1, a rich repeat protein (LRR), the nucleotide sequence information and the amino acid sequence information thereof are read. To provide.

또한 본 발명의 목적은 상기 CaPR4b 유전자를 이용하여 식물병 또는 화학물질에 대한 저항성 존재 여부를 탐색하는 식물체의 저항성 탐색방법을 제공하고자 하는 것이다. It is also an object of the present invention to provide a method for detecting resistance of plants using the CaPR4b gene to search for resistance to plant diseases or chemicals.

더 나아가, 본 발명은 상기 CaPR4b 유전자를 식물체에 도입하여 식물병에 저항성을 가지는 형질전환 식물체를 제작하는데 그 목적이 있다.Furthermore, an object of the present invention is to introduce a CaPR4b gene into a plant to produce a transformed plant having resistance to plant diseases.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 더욱 명확하게 된다.
Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention, claims and drawings.

본 발명의 상기 목적은, 고추 세균성 점무늬병균(Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)의 비병원성균주 접종에 대해 과민성 저항성 반응을 나타내는 녹광 고추 품종으로부터 분리한 고추식물의 Leucine-rich repeat protein (LRR)인 CaLRR1과 상호작용하는 신규 병생성 관련 유전자 CaPR4b을 확인하여 그 염기서열을 결정하고, 이를 이용하여 생물적/화학적 처리를 통하여 CaPR4b의 발현 여부를 조사하고, 고추식물과 이 유전자를 아그로박테리움 매개 일시 발현(Agrobacterium-mediated transient expression) 방법을 이용하거나, 애기장대(Arabidopsis thaliana)에서 형질전환을 통한 CaPR4b 유전자의 과발현을 통하여 식물병 저항성 유도를 확인하여 달성하였다.The object of the present invention is to interact with CaLRR1, which is a Leucine-rich repeat protein (LRR) of red pepper plants isolated from green pepper varieties that exhibits hypersensitivity resistance to inoculation of non-pathogenic strains of the red pepper bacterial bacterium ( Xanthomonas campestris pv.vesicatoria ). Identifying the new pathogenic gene CaPR4b in action to determine its nucleotide sequence, and using it to investigate the expression of CaPR4b through biological / chemical treatment, pepper plant and this gene Agrobacterium-mediated transient expression (Agrobacterium) It was achieved by confirming the induction of plant disease resistance by using the -mediated transient expression method or by overexpression of CaPR4b gene through transformation in Arabidopsis thaliana .

따라서 본 발명은 식물병 방어 관련 유전자로서 (a) 서열번호 2의 아미노산 서열을 갖는 병생성 관련 단백질4b를 코딩하는 유전자 또는 (b) 서열번호 1의 염기서열을 갖는 분리된 유전자(CaPR4b)를 제공한다.Accordingly, the present invention provides a plant disease defense-related gene (a) a gene encoding pathogenicity-related protein 4b having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or (b) an isolated gene ( CaPR4b ) having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 do.

또한, 본 발명은 서열번호 2의 아미노산 서열을 갖는 분리된 병생성 관련 단백질4b(CaPR4b)를 제공한다.The present invention also provides an isolated pathogenic related protein 4b (CaPR4b) having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.

또한 본 발명은 상기 유전자를 이용하여 제조한 재조합 벡터를 제공한다. 상기 재조합 벡터는 바람직하게는 재조합 식물 발현 벡터이다. 상기 재조합 벡터는 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 pBIN35S::CaPR4b이다.In another aspect, the present invention provides a recombinant vector prepared using the gene. The recombinant vector is preferably a recombinant plant expression vector. The recombinant vector is, but is not limited to, for example, pBIN35S :: CaPR4b .

나아가, 본 발명은 상기 유전자 또는 상기 재조합 벡터를 이용하여 제조한 형질전환된 식물체를 제공한다. 식물의 형질전환은 DNA를 식물에 전이시키는 임의의 방법을 의미한다. 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 튜메파시엔스 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.Furthermore, the present invention provides a transformed plant prepared using the gene or the recombinant vector. Transformation of a plant means any method of transferring DNA to a plant. Any transformation method can be used to introduce the hybrid DNA according to the present 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 tumefaci by infiltration of plants or transformation of mature pollen or vesicles And infection with (incomplete) virus (EP 0 301 316) in en mediated gene transfer. A preferred method according to the present invention comprises Agrobacterium mediated DNA delivery.

나아가 본 발명은 식물체로부터 RNA 분리하여 CaPR4b 유전자의 차별적 발현을 확인하는 단계 또는 상기 CaPR4b 단백질의 항체를 프로브로 이용하여 CaPR4b 단백질 발현여부를 확인하는 단계를 포함하는 식물체의 저항성을 탐색하는 방법을 제공한다.Furthermore, the present invention provides a method of searching for resistance of a plant, comprising separating RNA from a plant and confirming differential expression of a CaPR4b gene or identifying whether CaPR4b protein is expressed using an antibody of the CaPR4b protein as a probe. .

본 발명은 상기 CaPR4b 단백질을 유효성분으로 포함하는 식물병원성 진균에 항균 활성을 갖는 항진균 제제를 제공한다. 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 진균은 바람직하게 Alternaria brassicicola이다.
The present invention provides an antifungal agent having antibacterial activity against phytopathogenic fungi comprising the CaPR4b protein as an active ingredient. The fungus is preferably, but not limited to, Alternaria brassicicola .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 고추식물의 세균병인 고추 세균성 점무늬병 (Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)의 병원성균과 비병원성균에 감염될 때 특이적으로 유도되는 유전자인 고추식물의 Leucine-rich repeat protein (LRR)인 CaLRR1을 GAL4 DNA binding 도메인을 포함하는 pGBKT7에 도입시켜 pGBKT7:CaLRR1을 제조한다. 또한 비병원성 고추 세균성 점무늬병 (Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)에 감염된 식물에서 추출한 cDNA library는 GAL4-activating 도메인을 포함하는 pGADT7 벡터에 도입시켜 재조합 벡터를 만든다. 이렇게 만들어진 pGBKT7:CaLRR1와 pGADT7 벡터에 도입시킨 고추식물의 cDNA library를 yeast AH109에 lithium acetate 방법을 이용하여 Yeast-two-hybrid assay를 실행하여 형질전환시켜준다. 이렇게 형질전환한 형질전환체들은 서로간의 상호작용을 확인할 수 있는 선택배지 (아데닌(Adenine)-히스티딘(Histidine)-류신(Leucine)-트립토판(Tryptophan)이 결여되어있는 배지)로 옮겨준 후 상호작용이 확인된 유전자들 중에서 병 방어(저항성)에 관련될 것으로 추정되는 유전자를 선발하여 클론을 수득하고, 이 클론 중 병생성 관련 단백질 4b(CaPR4b) 유전자로 확인된 유전자의 염기서열을 해독(Sequencing)함으로써, CaPR4b로 명명된 고추 녹광 품종의 CaPR4b 단백질 코딩 유전자 염기서열(서열번호 1) 및 그로부터 코딩되는 아미노산 서열(서열번호 2)을 제공한다(도 1 참조).The present invention relates to GAL4, CaLRR1, which is a Leucine-rich repeat protein (LRR) of red pepper plants, a gene specifically induced when infected with pathogenic and non-pathogenic bacteria of red pepper bacterial spot disease ( Xanthomonas campestris pv.vesicatoria ). PGBKT7: CaLRR1 was prepared by introducing into pGBKT7 comprising a DNA binding domain. In addition, cDNA library extracted from plants infected with non-pathogenic pepper bacterial spot disease ( Xanthomonas campestris pv.vesicatoria ) was introduced into pGADT7 vector containing GAL4-activating domain to make recombinant vector. The cDNA library of the red pepper plants introduced into the pGBKT7: CaLRR1 and pGADT7 vectors was transformed by yeast AH109 using a lithium acetate method using a yeast-two-hybrid assay. The transformants transformed in this way were transferred to a selection medium (Adenine-Histidine-Leucine-Leucine-Tryptophan-free medium) to confirm the interaction with each other. Among these identified genes, genes suspected to be involved in disease defense (resistance) are selected to obtain clones, and among these clones, the sequencing of the genes identified by the disease-associated protein 4b (CaPR4b) gene is sequenced. By doing so, CaPR4b protein coding gene nucleotide sequence (SEQ ID NO: 1) and amino acid sequence encoded therefrom (SEQ ID NO: 2) of the red pepper green mine variety named CaPR4b are provided (see FIG. 1).

본 발명에 의한 상기 수득된 클론들을 해독(Sequencing)한 후, 블라스트(Blast) 프로그램을 이용하여 그 5'-말단 서열을 GenBank에 등록된 유전자 데이터베이스와 비교함으로써 CaPR4b 단백질 코딩 유전자를 확인하고 병생성 관련 단백질 4b(CaPR4b)의 유전자(CaPR4b)로 명명하였다. CaPR4b 단백질은 아미노산 서열의 비교결과 전체 해독이 이루어지지 않은 다른 품종의 고추식물 (Capsicum chinense)과 100%의 상동성을 나타내었고, 감자, 애기장대의 PR family와 80% 이상의 상동성을 나타내었다. 이 유전자는 고추 세균성점무늬병 이외에도 여러 가지 병원균에 대하여도 저항성 작용을 갖는 22kDa의 분자량을 지닌 단백질이다. 확인된 CaPR4b 유전자 염기서열과 상기 염기서열에 의해 코딩되는 아미노산 서열을 도 1에 나타내었다. 본 발명에 의한 병생성 관련 단백질 4b(CaPR4b)은 식물병원성 진균에 항균 활성을 갖는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명에 의한 단백질을 이용하여 항진균 제제를 제공할 수 있다. After sequencing the obtained clones according to the present invention, the 5'-terminal sequence is compared with a gene database registered in GenBank using a Blast program to identify CaPR4b protein coding genes and to relate to pathogenesis. The gene of protein 4b (CaPR4b) ( CaPR4b ) was named. CaPR4b protein showed 100% homology with Capsicum chinense of other cultivars, which showed no homology, and more than 80% homology with PR family of potato and Arabidopsis. This gene has a molecular weight of 22kDa that is resistant to various pathogens as well as pepper bacterial spots. The identified CaPR4b gene nucleotide sequence and amino acid sequence encoded by the nucleotide sequence are shown in FIG. 1. Pathogenicity related protein 4b (CaPR4b) according to the present invention is characterized by having antimicrobial activity against phytopathogenic fungi. Therefore, the antifungal agent can be provided using the protein according to the present invention.

또한 상기 CaPR4b 단백질의 항체를 프로브로 이용하여 CaPR4b 단백질 발현여부를 확인하는 단계를 포함하는 식물체의 저항성을 탐색하는 방법을 제공한다. 상기 CaPR4b 단백질의 항체를 제작하는 방법 및 CaPR4b 단백질 발현여부를 확인하는 방법은 본원발명이 속하는 당업계에서 공지된 다양한 기술을 이용할 수 있다.In addition, the present invention provides a method of searching for resistance of a plant, including checking whether CaPR4b protein is expressed using an antibody of the CaPR4b protein as a probe. The method for preparing the antibody of the CaPR4b protein and the method for confirming the expression of the CaPR4b protein may use a variety of techniques known in the art to which the present invention belongs.

또한, 본 발명은, 식물 호르몬성 화학물질인 살리실산, 또는 메틸자스모네이트 등 병원성 세균이 아닌 비생물적 유도방법을 식물체에 처리하고, 이에 대하여 상기 저항성 탐색방법을 이용하여 CaPR4b 단백질 발현 여부를 확인함으로써, 더 용이하고 시간을 절약할 수 있는 새로운 저항성 유도방법을 제공한다.In addition, the present invention, a non-pathogenic induction method, such as salicylic acid, or methyl jasmonate plant hormonal chemicals to the plant is treated with a non-biological induction method, and using the resistance screening method to check whether the expression of CaPR4b protein This provides a new resistance induction method that is easier and saves time.

다음에, 본 발명은 생물적/화학적 처리를 한 식물체로부터 RNA 분리하여 CaPR4b 유전자의 차별적 발현을 확인하는 단계를 포함하는 식물체의 저항성을 탐색하는 방법을 제공한다. 보다 구체적으로는 상기 생물적 처리는 고추 세균성 점무늬병의 병원성 또는 비병원성 세균 등 병원균을 예로 들 수 있다. 상기 화학적 유도체는 살리실산 (Salicylic acid) 및 메틸자스모네이트 (Methyl jasmonate) 등을 예로 들 수 있다. 상기 CaPR4b 유전자 발현 여부 확인은 노던 블럿, 실시간 RT-PCR, 마이크로어레이법 외에도 mRNA의 발현을 측정할 수 있는 다양한 방법들이 이용될 수 있다. 본 발명에 의한 CaPR4b 유전자가 식물병원균, 식물 호르몬 또는 화학적 유도체에 의해 차별적으로 유도 발현되는 것을 실험을 통해 확인하였다. 따라서 본 발명에 의한 CaPR4b 유전자는 식물체의 저항성 탐색방법에 유용하게 이용될 수 있다.Next, the present invention provides a method for searching for resistance of a plant, comprising the step of identifying RNA and differential expression of the CaPR4b gene by separating RNA from the plant subjected to biological / chemical treatment. More specifically, the biological treatment may be pathogens such as pathogenic or non-pathogenic bacteria of pepper bacterial spot pattern disease. Examples of the chemical derivatives include salicylic acid and methyl jasmonate. The CaPR4b gene expression can be determined by various methods for measuring mRNA expression in addition to Northern blot, real-time RT-PCR, microarray method. It was confirmed through experiment that CaPR4b gene according to the present invention is differentially induced expression by phytopathogens , plant hormones or chemical derivatives. Therefore, the CaPR4b gene according to the present invention can be usefully used for the resistance detection method of plants.

또한, 본 발명은 담배식물에서 상기의 CaPR4b 유전자가 일시적으로 과발현을 일으키도록하는 아그로박테리움 매개 일시 발현(Agrobacterium-mediated transient expression) 방법을 이용하여 식물에 상기의 유전자가 미치는 영향을 확인하고, 과발현된 형질전환 애기장대 식물의 식물병 저항성 생성여부를 확인함으로써 새로운 병저항성 형질전환 식물체 및 저항성 분자 육종의 재료를 제공할 수 있다. The present invention also confirms the effect of the gene on plants by using the Agrobacterium-mediated transient expression method, which causes the CaPR4b gene to overexpress temporarily in tobacco plants. It is possible to provide new disease-resistant transgenic plants and resistant molecular breeding materials by confirming whether or not phytopathogenic plants have been produced.

나아가 본 발병에 의한 CaPR4b 유전자를 포함하는 재조합 벡터(pBIN35S::CaPR4b)를 식물체에 도입하여 본 발명에 의한 CaPR4b이 과발현된 형질전환 애기장대 식물을 제조하여 식물병 저항성의 증대를 확인할 수 있었다.Furthermore, by introducing a recombinant vector (pBIN35S :: CaPR4b ) containing the CaPR4b gene caused by the onset into a plant, a transgenic Arabidopsis plant overexpressed CaPR4b according to the present invention was confirmed to increase plant disease resistance.

본 발명에 의한 병생성관련 유전자 4b을 과발현 시킨 애기장대 식물을 통하여 식물병원균에 대한 저항성 검정평가를 수행하여 병 저항성 발생여부를 알아 볼 수 있게 되었다. 이러한 본 발명으로 병생성관련 유전자 4b의 병에 대한 반응 및 이 고추식물의 Leucine-rich repeat protein (LRR)인 CaLRR1과의 상호작용을 통한 저항성 반응의 변화 등의 연구를 통하여 관련 정보를 축적할 수 있게 되어 식물의 병에 대한 신호전달에 대한 흥미로운 모형을 제공해 줄 수 있으며, 저항성을 일으키는 생화학적 변화를 이해함으로써, 병 저항성이 증진되는 생명공학적 식물을 개발하는 데에 실용적으로 이용될 수 있을 것이다.
Through the Arabidopsis plants overexpressing the pathogenic gene 4b according to the present invention, the resistance assay against phytopathogens was performed to determine whether disease resistance occurred. The present invention can accumulate relevant information through studies such as the response to the disease of the pathogenic gene 4b and the change in the resistance response through interaction with CaLRR1, Leucine-rich repeat protein (LRR) of the pepper plant. This could provide an interesting model for signaling plant diseases, and by understanding the biochemical changes that cause resistance, they could be used to develop biotech plants that promote disease resistance.

상술한 바와 같이, 본 발명이 완성됨으로써, 고추 식물 세균병인 고추 세균성 점무늬병에 대한 방어반응에 관여하는 것으로서 식물병 방어 관련 유전자인 신규한 병생성 관련 단백질4b을 코딩하는 CaPR4b 유전자를 분리하여 해독함으로써 그 서열 정보 및 그에 따른 아미노산 서열 정보를 제공함과 동시에, 이 유전자 및 단백질의 항체를 이용하여 식물체의 저항성 탐색방법을 제공할 뿐 아니라 저항성 식물 육종 및 형질전환 식물체 제작에 기여하는 효과를 도모할 수 있게 되었다. As described above, by completing the present invention, by separating and deciphering the CaPR4b gene, which encodes a novel pathogenic related protein 4b, which is a plant disease defense related gene, which is involved in the defense against pepper bacterial bacterial spot pattern disease, In addition to providing sequence information and corresponding amino acid sequence information, it is possible not only to provide a method for detecting resistance of plants using antibodies of this gene and protein, but also to contribute to the development of resistant plant breeding and transgenic plants. .

따라서 본 발명은 저항성 품종 개발을 촉진할 수 있는 효과가 있으므로 식물육종 산업상 매우 유용한 발명인 것이다.
Therefore, the present invention has an effect that can promote the development of resistant varieties is a very useful invention in the plant breeding industry.

도 1은 본 발명에 의하여 고추 녹광 품종(Capsicum annuum L. cv. Nockwang)으로부터 클로닝한 고추 병생성 관련 단백질 4b (CaPR4b) 유전자의 염기서열 및 아미노산 서열을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 의하여 고추 녹광 품종(Capsicum annuum L. cv. Nockwang)으로부터 클로닝한 고추 병생성 관련 단백질 4b (CaPR4b) 유전자의 아미노산 서열을 다른 식물들의 아미노산 서열과 비교한 alignment 도면이다.
도 3은 고추식물의 세균병인 고추 세균성 점무늬병 (Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)의 병원성균과 비병원성균에 감염될 때 특이적으로 유도되는 유전자인 고추식물의 Leucine-rich repeat protein (LRR)인 CaLRR1과 상호작용하는 신규 유전자인 병생성 관련 단백질 4b 유전자 (pepper pathogenesis-related protein 4b ; CaPR4b)의 상호작용을 확인하기 위한 yeast-two-hybrid 실험의 수행한 결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 CaLRR1과 CaPR4b의 식물에서의 상호작용을 확인하기 위한 Bimolecular fluorescence complementation (BiFC) assay를 수행한 결과를 나타낸 도면이다.
도 5는 CaLRR1과 CaPR4b의 식물에서의 상호작용을 확인하기 위한 co-immunoprecipitation을 수행한 도면이다.
도 6은 고추 녹광 품종에 고추 세균성 점무늬병균(Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)의 병원성 균주 Ds1과 비병원성 균주 Bv5-4a을 접종하였을 때 접종되지 않은 고추잎과 접종된 고추잎에서의 CaPR4b 유전자 유도 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 고추 녹광 품종에 화학적/물리적 자극을 처리한 후 시간의 경과에 따른 CaPR4b 유전자 발현 유도 결과를 나타낸 도면이다.
도 8은 고추 녹광 품종에 고추 세균성 점무늬병균(Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)의 병원성 균주 Ds1과 비병원성 균주 Bv5-4a을 접종하였을 때 접종되지 않은 고추잎과 접종된 고추잎에서의 CaPR4b 단백질 유도 결과 및 살리실산과 메틸자스모네이트를 처리한 후 시간의 경과에 따른 CaPR4b의 단백질의 발현 유도 결과를 나타낸 도면이다.
도 9는 CaPR4b 단백질 순화 후의 CaPR4b의 순화된 단백질을 확인한 도면이다.
도 10은 CaPR4b 단백질의 식물 병원균에 대한 항균활성의 결과를 나타낸 도면이다.
도 11은 CaPR4b 단백질의 Alternaria brassicicola에 대한 항균활성의 결과를 나타낸 사진이다.
도 12는 CaPR4b 단백질의 Alternaria brassicicola에 대한 항균활성을 확인하기 위하여 병원균의 발아율을 측정한 결과를 나타낸 사진이다.
도 13은 CaPR4b 단백질의 Alternaria brassicicola에 대한 항균활성을 확인하기 위하여 병원균의 균사생장을 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 14는 CaPR4b 단백질의 Botrytis cinerea, Colletotrichum orbiculare Fusarium oxysporumf. sp. matthiolae에 대한 항균활성의 결과를 나타낸 사진이다.
도 15는 담배 식물에 CaPR4b의 일시적 발현(transient assay)을 수행한 후의 세포사멸 결과를 나타낸 사진이다.
도 16은 담배 식물에 CaPR4b, CaLRR1과 두 유전자를 혼합한 후 접종하여 일시적 발현(transient assay)을 수행한 후의 세포사멸 결과를 나타낸 사진이다.
도 17은 담배 식물에 CaPR4b의 일시적 발현(transient assay)을 수행한 후의 세포사멸의 비율을 나타낸 도면이다.
도 18은 담배 식물에 CaPR4b의 일시적 발현(transient assay)을 수행한 후의 이온전도도를 나타낸 도면이다.
도 19는 담배 식물에서 CaPR4b의 과발현에 의하여 유도되는 세포사멸을 억제하는 CaLRR1이 농도에 의존적인지 알아보기 위하여 CaLRR1의 각기 다른 농도와 CaPR4b의 일시적 발현(transient assay)을 수행한 후의 결과를 나타낸 도면이다.
도 20은 담배 식물에서 CaPR4b의 과발현에 의하여 유도되는 세포사멸을 억제하는 CaLRR1이 농도에 의존적인지 알아보기 위하여 CaLRR1의 각기 다른 농도와 CaPR4b의 일시적 발현(transient assay)을 수행한 후 세포사멸 비율을 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 21은 담배 식물에서 CaPR4b의 과발현에 의하여 유도되는 세포사멸을 억제하는 CaLRR1이 농도에 의존적인지 알아보기 위하여 CaLRR1의 각기 다른 농도와 CaPR4b의 일시적 발현(transient assay)을 수행한 후의 이온전도도를 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 22는 고추 CaPR4b 유전자를 과다발현시킨 형질전환 애기장대 식물에서 CaPR4b 유전자의 과다발현에 대한 결과 및 애기장대의 저항성 관련 유전자의 발현에 대한 결과를 나타낸 도면이다.
도 23은 고추 CaPR4b 유전자를 과다발현시킨 형질전환 애기장대 식물에서 CaPR4b 단백질의 과다발현에 대한 결과를 나타낸 도면이다.
도 24는 고추 CaPR4b 유전자를 과다발현시킨 형질전환 애기장대 식물에 세균성 병원균주인 슈도모나스 시링게 패소바 토마토 DC3000(Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000)를 접종하였을 때 이 병에 대해 저항성을 보이고 있는 애기장대 잎의 사진이다.
도 25는 고추 CaPR4b 유전자를 과다발현시킨 형질전환 애기장대 식물에 세균성 병원균주인 슈도모나스 시링게 패소바 토마토 DC3000(Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000)과 비병원성 균주인 슈도모나스 시링게 패소바 토마토 DC3000 (에이브이알알피엠원)을 접종하였을 때 슈도모나스 시링게 패소바 토마토 DC3000의 접종 후 세균생장 감소로 병저항성 발현결과를 나타낸 도면이다.
도 26은 고추 CaPR4b 유전자를 과다발현시킨 형질전환 애기장대 식물에 세균성 병원균주인 슈도모나스 시링게 패소바 토마토 DC3000접종 후 이온전도도와 활성산소의 변화를 나타낸 도면이다.
도 27은 고추 CaPR4b 유전자를 과다발현시킨 형질전환 애기장대 식물에 세균성 병원균주인 슈도모나스 시링게 패소바 토마토 DC3000접종 후 NO(nitric oxide)의 변화를 나타낸 도면이다.
도 28은 CaPR4b이 과발현된 애기장대에서 애기장대에 노균병을 일으키는 하이알로 페르노스포라 Noco2(Hyaloperonospora arbidopsidis Noco 2)를 접종한 후 떡잎의 병징변화와 병징 확대, 과민성세포사멸 및 균사의 생장(트리판블루 염색)의 변화에 관한 도면이다.
도 29는 CaPR4b이 과발현된 애기장대에서 애기장대에 노균병을 일으키는 하이알로 페르노스포라 Noco2(Hyaloperonospora arbidopsidis Noco 2)를 접종한 후 분생자경 형성에 대한 결과를 나타낸 도면이다.
1 is a view showing the nucleotide sequence and amino acid sequence of the pepper disease-related protein 4b (CaPR4b) gene cloned from Capsicum annuum L. cv. Nockwang according to the present invention.
Figure 2 is an alignment diagram comparing the amino acid sequence of the pepper disease-related protein 4b (CaPR4b) gene cloned from Capsicum annuum L. cv. Nockwang according to the present invention with the amino acid sequence of other plants.
3 is mutually associated with CaLRR1, a Leucine-rich repeat protein (LRR) of red pepper plants, a gene specifically induced when infected with pathogenic and non-pathogenic bacteria of red pepper bacterial spot disease ( Xanthomonas campestris pv.vesicatoria ) It is a diagram showing the results of the yeast-two-hybrid experiment to confirm the interaction of the pathogenic-related protein 4b gene ( CaPR4b ), a novel gene acting.
4 is a view showing the results of performing a Bimolecular fluorescence complementation (BiFC) assay to confirm the interaction of CaLRR1 and CaPR4b in plants.
5 is a diagram of co-immunoprecipitation for confirming the interaction of CaLRR1 and CaPR4b in plants.
Figure 6 is showing a pepper bacterial strains induced jeommunuibyeong CaPR4b genes in pepper leaves inoculated pepper leaves non-inoculated when inoculated with the virulent strain Ds1 and non-pathogenic strains of Bv5-4a (Xanthomonas campestris pv. Vesicatoria) results in nokgwang Pepper Varieties Drawing.
Figure 7 shows the results of CaPR4b gene expression induction over time after the chemical / physical stimulation treatment for red pepper cultivation varieties.
Figure 8 shows the results of CaPR4b protein induction and salicylic acid in red pepper leaves and inoculated red pepper leaves when inoculated with the pathogenic strain Ds1 and the non-pathogenic strain Bv5-4a of the red pepper bacteriophage ( Xanthomonas campestris pv.vesicatoria ) And the result of inducing the expression of CaPR4b protein over time after treatment with methyl jasmonate .
9 is a diagram confirming CaPR4b purified protein after CaPR4b protein purification.
Fig. 10 shows the results of the antimicrobial activity of CaPR4b protein against plant pathogens.
Figure 11 is a photograph showing the results of the antimicrobial activity of CaPR4b protein against Alternaria brassicicola .
Figure 12 is a photograph showing the results of measuring the germination rate of the pathogen to confirm the antimicrobial activity of Alternaria brassicicola of CaPR4b protein.
13 is a view showing the results of measuring the mycelial growth of pathogens to confirm the antibacterial activity of Alternaria brassicicola CaPR4b protein.
Figure 14 shows Botrytis cinerea , Colletotrichum orbiculare Fusarium oxysporumf of CaPR4b protein. sp. Photograph showing the results of antimicrobial activity against matthiolae .
FIG. 15 is a photograph showing apoptosis result after transient expression of CaPR4b in tobacco plants.
FIG. 16 is a photograph showing the apoptosis result after performing a transient assay by inoculating CaPR4b, CaLRR1 and two genes in tobacco plants.
FIG. 17 shows the rate of cell death after transient expression of CaPR4b in tobacco plants.
FIG. 18 shows ionic conductivity after transient expression of CaPR4b in tobacco plants.
FIG. 19 shows the results after different concentrations of CaLRR1 and transient expression of CaPR4b in order to determine whether CaLRR1 inhibits apoptosis induced by overexpression of CaPR4b in tobacco plants. .
FIG. 20 shows the apoptosis rate after different concentrations of CaLRR1 and transient expression of CaPR4b in order to determine whether CaLRR1 inhibits apoptosis induced by overexpression of CaPR4b in tobacco plants. It is a figure which shows one result.
21 is a measure of the ionic conductivity after performing the respective transient expression of different levels and CaPR4b of CaLRR1 (transient assay) In order to examine whether CaLRR1 of inhibiting cell death induced by overexpression of CaPR4b in tobacco plants is dependent on the concentration The figure which showed the result.
22 is a view showing a result of the result and expression of resistance genes in the Arabidopsis Transgenic for which over-the pepper CaPR4b gene expression in Arabidopsis thaliana plants over-expression of the gene CaPR4b.
FIG. 23 is a diagram showing the results of overexpression of CaPR4b protein in transgenic Arabidopsis plants overexpressed red pepper CaPR4b gene. FIG.
Figure 24 shows the Arabidopsis leaf which is resistant to the disease when inoculated with bacterial pathogen Pseudomonas syringae pv. Tomato DC3000, a transgenic Arabidopsis plant overexpressing CaPR4b gene. It is a photograph.
25 is a bacterial pathogen Pseudomonas syringae pv. Tomato DC3000 and a non-pathogenic strain Pseudomonas syringe Pasova tomato DC3000 (ABR-A-RPM) in a transgenic Arabidopsis plant overexpressing the CaPR4b gene. ) Shows the results of pathogenic expression due to reduced bacterial growth after inoculation of Pseudomonas syringe Pasova tomato DC3000.
FIG. 26 is a diagram showing changes in ion conductivity and active oxygen after inoculation of bacterial pathogen Pseudomonas syringe Pasova tomato DC3000 to transgenic Arabidopsis plants overexpressed CaPR4b gene.
FIG. 27 is a diagram showing changes in NO (nitric oxide) after inoculation of the bacterial pathogen Pseudomonas syringe Pasova tomato DC3000 to the transgenic Arabidopsis plants overexpressed CaPR4b gene.
28 is a high-allo FER North Fora Noco2 (Hyaloperonospora arbidopsidis Noco 2) the growth of symptom change in the inoculated after cotyledon and symptoms enlarged, overactive cell death and mycelia (trypan causing downy mildew on Arabidopsis in Arabidopsis the CaPR4b overexpression Blue dye).
29 is a view showing the results for bunsaengjagyeong formation after inoculation of high egg FER North Fora Noco2 (Hyaloperonospora arbidopsidis Noco 2) causing downy mildew in Arabidopsis thaliana Arabidopsis thaliana in the CaPR4b overexpression.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for describing the present invention in more detail and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments in accordance with the gist of the present invention .

[실시예 1] Example 1 CaPR4bCaPR4b 유전자의 염기/아미노산 서열 결정 Determination of base / amino acid sequence of gene

고추세균성점무늬병에 대한 병생성 관련 단백질(PR protein) 중 하나인 병생성 관련 단백질 4b(CaPR4b) 코딩 유전자 염기서열 및 그로부터 추론되는 아미노산 서열을 제공하기 위하여 하기와 같은 시험을 수행하였다.The following tests were performed to provide the pathogenicity related protein 4b (CaPR4b) coding gene sequence, which is one of the pathogenicity related proteins (PR protein) for red pepper bacillus, and the amino acid sequence inferred therefrom.

고추 녹광 품종(Capsicum annuum cv. Nockwang)에 고추 세균성 점무늬병균(Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)을 접종하고 18시간 동안 습실 처리한 후 저항성 병반인 과민성반응이 나타난 식물체를 습실에서 꺼내어 잎을 수거하였다. 다음에, 이 잎 표본으로부터 mRNA를 추출하여 역전사한 후 이를 PCR(Polymerase Chain Reaction) 증폭함으로써 cDNA 라이브러리를 제작하였다. 그리고 이렇게 제작된 cDNA 라이브러리로 부터 개개의 cDNA 클론을 제조하여 GAL4-activating 도메인을 포함하는 pGADT7 벡터에 도입시켜 재조합 벡터를 만들었다. 또한 고추식물의 세균병인 고추 세균성 점무늬병 (Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)의 병원성균과 비병원성균에 감염될 때 특이적으로 유도되는 유전자인 고추식물의 Leucine-rich repeat protein (LRR)인 CaLRR1을 GAL4 DNA binding 도메인을 포함하는 pGBKT7에 도입시켜 pGBKT7:CaLRR1을 제조하였다. Capsicum annuum cv. Nockwang was inoculated with red pepper bacterial spot bacterium ( Xanthomonas campestris pv.vesicatoria ), and after 18 hours of wet treatment, the plants which showed hypersensitivity reactions, which were resistant lesions, were taken out of the room and leaves were collected. Next, cDNA libraries were prepared by extracting mRNA from the leaf samples, reverse transcripting, and amplifying the polymerase chain reaction (PCR). Then, individual cDNA clones were prepared from the thus prepared cDNA library and introduced into a pGADT7 vector containing a GAL4-activating domain to make a recombinant vector. In addition, CaLRR1 , a Leucine-rich repeat protein (LRR) of red pepper plants, is a gene specifically induced when infected with pathogenic and non-pathogenic bacteria of red pepper bacterial bacterium ( Xanthomonas campestris pv.vesicatoria ). PGBKT7: CaLRR1 was prepared by introduction into pGBKT7 comprising the domain.

이렇게 형질전환한 형질전환체들은 서로간의 상호작용을 확인할 수 있는 선택배지(아데닌(Adenine)-히스티딘(Histidine)-류신(Leucine)-트립토판(Tryptophan)이 결여되어있는 배지)로 옮겨준 후 상호작용이 확인된 유전자들 중에서 병 방어(저항성)에 관련될 것으로 추정되는 유전자를 선발하여 클론을 수득하고, 이 클론 중 병생성 관련 단백질 4b(CaPR4b)의 유전자로 확인된 유전자의 염기서열을 해독(Sequencing)함으로써, CaPR4b로 명명된 고추 녹광 품종의 CaPR4b 단백질 코딩 유전자 염기서열(서열번호 1) 및 그로부터 코딩되는 아미노산 서열(서열번호 2)을 제공한다(도 1 참조).The transformants transformed in this way are transferred to a selection medium (adenine-Histidine-Leucine-Leucine-Tryptophan) which can confirm the interaction with each other and then interact with each other. Among these identified genes, genes suspected to be involved in disease defense (resistance) were selected to obtain clones, and among these clones, the sequencing of genes identified as genes of the disease-associated protein 4b (CaPR4b) was sequencing. ) provides by, peppers CaPR4b protein coding gene sequence of nokgwang varieties named CaPR4b (SEQ ID NO: 1) and amino acid sequence encoded therefrom (SEQ ID NO: 2) (see Fig. 1).

본 발명에 의한 상기 수득된 클론들을 해독(Sequencing)한 후, 블라스트(Blast) 프로그램을 이용하여 그 5'-말단 서열을 GenBank에 등록된 유전자 데이터베이스와 비교함으로써 CaPR4b 단백질 코딩 유전자를 확인하고 방어 관련 유전자 4b(CaPR4b) 유전자로 명명하였다. CaPR4b 단백질은 아미노산 서열의 비교결과 전체 해독이 이루어지지 않은 다른 품종의 고추식물 (Capsicum chinense)과 100%의 상동성을 나타내었고, 감자, 애기장대의 PR family와 80% 이상의 상동성을 나타내었다. 또한 CaPR4b의 아미노산 서열의 비교결과 PR4 family 중에서도 키틴결합 도메인을 포함하는 형태이다. 이 유전자는 고추 세균성점무늬병 이외에도 여러 가지 병원균에 대하여도 저항성 작용을 갖는 22kDa의 분자량을 지닌 단백질이다 (도 2 참조).
After sequencing the obtained clones according to the present invention, the 5'-terminal sequence is compared with a gene database registered in GenBank using a blast program to identify CaPR4b protein coding genes and the defense related genes. 4b ( CaPR4b ) gene. CaPR4b protein showed 100% homology with Capsicum chinense of other cultivars, which showed no homology, and more than 80% homology with PR family of potato and Arabidopsis. In addition, the result of comparing the amino acid sequence of CaPR4b is a form containing a chitin binding domain among the PR4 family. This gene is a protein having a molecular weight of 22 kDa that has resistance to various pathogens in addition to pepper bacterial spot disease (see FIG. 2).

[실시예 2] [Example 2] CaPR4bCaPR4b 유전자의 CaLRR1과의 상호작용 확인  Confirmation of Gene's Interaction with CaLRR1

상기 실시예 1에서 수득한 CaPR4b 유전자의 CaLRR1과의 상호작용 확인하기 위해 다음과 같이 시험하였다.The CaPR4b gene obtained in Example 1 was tested as follows to confirm the interaction with CaLRR1.

[단계 1][Step 1]

먼저 저항성 탐색방법을 구체적으로 제시하기 위하여, screening 과정 중에 제작되어 있던 GAL4 DNA binding 도메인을 포함하는 pGBKT7에 도입시켜 pGBKT7:CaLRR1과 GAL4-activating 도메인을 포함하는 pGADT7:CaPR4b의 상호작용을 확인하기 위하여 각각의 유전자를 서로 다른 벡터에 재조합 (pGAD:CaPR4b/pGBKT7:CaLRR1)시켜 yeast AH109에 lithium acetate 방법을 이용하여 Yeast-two-hybrid assay를 실행하여 형질전환시켜 준 후 서로의 상호작용을 확인하였다. 또한 이들의 상호작용이 CaPR4b의 두 도메인인 키틴결합 도메인과 BARWIN 도메인 중 어떠한 곳과 결합하는 것인지를 확인하기 위하여 각각의 도메인만을 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 CaLRR1과의 상호작용을 확인하였다. 확인 결과 CaPR4b과 CaLRR1의 상호작용은 CaPR4b의 키틴결합도메인에서 가장 강하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. (도 3 참조)First of all, in order to present the resistance search method, the pGBKT7 including the GAL4 DNA binding domain prepared during the screening process was introduced to confirm the interaction between pGBKT7: CaLRR1 and pGADT7: CaPR4b including the GAL4-activating domain. The genes were recombined into different vectors (pGAD: CaPR4b / pGBKT7: CaLRR1 ) and transformed into yeast AH109 using the lithium acetate method. In addition, the interaction with CaLRR1 was confirmed by using a recombinant vector containing only each domain in order to determine whether these interactions bind to two domains of the CaPR4b, a chitin binding domain and a BARWIN domain. As a result, the interaction between CaPR4b and CaLRR1 was found to be the strongest in the chitin binding domain of CaPR4b. (See Figure 3)

[단계 2][Step 2]

다음으로 이러한 CaPR4b과 CaLRR1의 상호작용이 실제 식물내에서도 이루어지는 지를 확인하기 위하여 Bimolecular fluorescence complementation (BiFC) assay 방법을 이용하였다. 두 유전자를 각각 PUC-pSPYNE 벡터와 PUC-pSPYCE 벡터에 도입하여 재조합벡터를 만든 후 아그로박테리움 튜메파시엔스 (Agrobacterium tumefaciense strain GV 3101)에 전기천공법(electroporation)을 통하여 도입하고 다시 재조합벡터가 들어가 있는 GV3101 균주를 담배식물에 접종한 후 공초점현미경(confocal laser scanning microscope (CLSM))을 이용하여 상호작용을 확인하였다. 상호작용이 식물에서 발생할 경우 각각의 벡터의 C-terminal과 N-terminal가 결합하여 노랑형광을 발산하여 고초점 현미경에서 관찰이 가능하게 된다. (Walter et al., 2004. Visualization of protein interactions in living plant cells using bimolecular fluorescence complementation. Plant J. 40:428438.) 이러한 방법으로 확인한 결과 CaPR4b과 CaLRR1은 서로 강하게 상호작용 한다는 것을 확인할 수 있었고, 특히 CaPR4b의 키틴결합도메인 부분이 CaLRR1과의 상호작용에서 역할을 한다는 것을 확인할 수 있었다. (도 4 참조)Next, Bimolecular fluorescence complementation (BiFC) assay was used to confirm whether CaPR4b and CaLRR1 interaction is actually performed in plants. Recombinant vectors were introduced by introducing the two genes into the PUC-pSPYNE vector and the PUC-pSPYCE vector, and then introduced into the Agrobacterium tumefaciense strain GV 3101 by electroporation and the recombinant vector enters again. The inoculated GV3101 strain was inoculated into tobacco plants and then confirmed the interaction using a confocal laser scanning microscope (CLSM). When the interaction occurs in plants, the C-terminal and N-terminal of each vector combine to emit yellow fluorescence and can be observed under a high focus microscope. Walter et al., 2004. Visualization of protein interactions in living plant cells using bimolecular fluorescence complementation. Plant J. 40: 428438.) These results confirm that CaPR4b and CaLRR1 interact strongly with each other. In particular, the chitin binding domain of CaPR4b plays a role in CaLRR1 interaction. (See Fig. 4)

[단계 3][Step 3]

또한 CaPR4b과 CaLRR1의 상호작용이 식물의 단백질 수준에서 이루어지는 지를 확인하기 위하여 co-immunoprecipitation 방법을 이용하였다. 두 단백질의 상호작용을 확인할 수 있는 벡터인 pSPYCE과 pSPYNE에 도입시킨 후 재조합 벡터를 제작하였다. 이렇게 재조합된 벡터는 HA가 포함되어 있는 HApSPYCE:HA:CaLRR1과 c-Myc이 포함되어 있는 pSPYNE:c-Myc:CaPR4b의 형태를 가지게 된다. 각각의 재조합벡터는 아그로박테리움 튜메파시엔스 (Agrobacterium tumefaciense strain GV 3101)에 전기천공법(electroporation)을 통하여 도입하여 담배식물의 접종에 이용된다. 특히 각각의 재조합벡터를 단독으로 접종한 담배식물과, 두 개의 재조합벡터를 같이 접종한 담배식물을 수거하여 총 단백질을 추출한다. 각각의 추출되어진 단백질은 동량을 4℃에서 항-HA agarose affinity gel과 항-c-Myc agarose affinity gel을 이용하여 immunoprecipitation을 수행한다. 이렇게 얻어진 단백질은 15% sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE)를 이용 전기영동 한 후 나이론막 (Hybond P+)으로 전이시켰다. 전이시킨 후 1:5,000의 희석비율의 항체 (항-c-Myc)를 이용 발현을 확인하였다. 그 결과 두 단백질의 상호작용이 확인되었다(도 5 참조).
In addition, co-immunoprecipitation was used to confirm whether CaPR4b and CaLRR1 interaction occurs at the plant protein level. Recombinant vectors were prepared after introduction into pSPYCE and pSPYNE, which are vectors that can confirm the interaction between the two proteins. The recombinant vector has a form of HApSPYCE: HA: CaLRR1 containing HA and pSPYNE: c-Myc: CaPR4b containing c-Myc. Each recombinant vector is introduced into Agrobacterium tumefaciense strain GV 3101 via electroporation and used for inoculation of tobacco plants. In particular, the total protein is extracted by collecting tobacco plants inoculated with each recombinant vector alone and tobacco plants inoculated with the two recombinant vectors. Each extracted protein was subjected to immunoprecipitation using anti-HA agarose affinity gel and anti-c-Myc agarose affinity gel at 4 ° C. The protein thus obtained was electrophoresed using 15% sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) and then transferred to the nylon membrane (Hybond P +). After transfer, expression was confirmed using an antibody (anti-c-Myc) at a dilution ratio of 1: 5,000. As a result, the interaction between the two proteins was confirmed (see FIG. 5).

[실시예 3] 병원균 접종에 의한 고추식물에서의 Example 3 In Pepper Plants by Pathogen Inoculation CaPR4bCaPR4b 유전자의 발현 탐색방법 Gene Expression Detection Method

상기 실시예 1에서 수득한 CaPR4b 유전자의 저항성 탐색에의 이용방법을 확인하기 위해 다음과 같이 시험하였다.In order to confirm the method of using the CaPR4b gene obtained in Example 1 for the resistance search was tested as follows.

[단계 1][Step 1]

먼저 저항성 탐색방법을 구체적으로 제시하기 위하여, 식물체와 친화적 반응을 나타내는 고추 세균성 점무늬병원균(Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)중 병원성균주 Ds1과 불친화적 반응을 나타내는 비병원성 균주 Bv5-4a를 배양한 후, 108 cfu/㎖의 농도로 4엽기의 고추 녹광 품종(Capsicum annuum cv. Nockwang)의 1, 2엽의 뒷면에 주사기를 이용하여 인필트레이션(Infiltration)하여 접종하고, 접종 후에는 28℃, 100% 상대습도 조건에서 18시간 동안 습실처리 하였다. 접종 1, 5, 10, 15, 20, 25 시간 후에 각각 1, 2엽을 샘플링하여 RNA를 분리하고, 분리한 RNA를 포름알데히드를 함유하는 겔 상에서 전기영동한 후 나이론막 (Hybond N+)으로 전이시켰다.First, in order to specifically presented in the resistive search method, and then culturing the non-pathogenic strain Bv5-4a pepper bacterial spot patterns indicating the pathogen (Xanthomonas campestris pv. Vesicatoria) of the pathogenic strain Ds1 and the incompatible reaction indicating the plants and friendly reaction, 10 8 Inoculate by infiltration using a syringe on the back of the 1st and 2nd leaves of Capsicum annuum cv.Nockwang at the concentration of cfu / ml, and inoculate 28 ℃, 100% relative after inoculation. It was wet-treated for 18 hours under humidity conditions. After 1, 5, 10, 15, 20, and 25 hours of inoculation, RNA was isolated by sampling 1 and 2 leaves, respectively, and the transferred RNA was electrophoresed on a gel containing formaldehyde and then transferred to a nylon membrane (Hybond N +). I was.

다음으로 실시예 1에서 수득된 CaPR4b 유전자를 14-dCTP-비오틴(14-dCTP-biotin)을 이용하여 표지한 후 PCR(Polymerase Chain Reaction)로 증폭 시킨 후 이를 반응액[0.25 M 인산완충액, 7% SDS, 1 mM EDTA, 5% 덱스트란 황산염(Dextran Sulfate)]에서 65℃로 16-24시간 동안 배양하여 하이브리다이제이션 (hybridization)을 실시하였다. 이렇게 비오틴(biotin)이 표지된 상기의 DNA 프로브는 나이론막에 붙어있는 mRNA에 붙게 되며 이 나이론막 위에 X-ray 필름을 얹게 되면 비오틴(biotin)이 표지된 DNA가 X-ray 필름을 감광시키므로, 이것으로 발현 여부를 알아볼 수 있게 하였다.Next, the CaPR4b gene obtained in Example 1 was labeled using 14-dCTP-biotin and then amplified by PCR (Polymerase Chain Reaction), and then a reaction solution [0.25 M phosphate buffer, 7% SDS, 1 mM EDTA, 5% Dextran Sulfate] was incubated at 65 ° C. for 16-24 hours to perform hybridization. The biotin-labeled DNA probe is attached to the mRNA attached to the nylon membrane. When the X-ray film is placed on the nylon membrane, the biotin-labeled DNA photosensitizes the X-ray film. This made it possible to recognize the expression.

상기 노던블러팅 수행시 리보솜 RNA의 양을 모니터링 함으로써 동일량의 RNA 시료가 로딩 (loading) 되었음을 확인하였다. 이상의 실험결과를 도 6에 나타내었으며 실험의 결과 CaPR4b 유전자는 고추 세균성점무늬병에 대한 고추식물의 저항성 반응은 병원성 균주와 비병원성 균주에 대하여 모두 발현이 나타났다. 보다 구체적으로 병원성 균주 즉, 친화적 반응에서는 CaPR4b 유전자의 발현이 5시간 이후에 발현이 증가하여 25시간까지 발현이 관찰되었다. 불친화적 반응을 나타내는 비병원성 균주에서는 15시간에서 가장 강하게 발현되고 그 이후에도 증가된 발현양이 25시간째까지 유지되었으며 친화적 반응보다 CaPR4b 유전자 발현이 매우 더 강하였다. (도 6 참조)
By monitoring the amount of ribosomal RNA during the Northern blotting it was confirmed that the same amount of RNA sample was loaded (loading). The results of the above experiments are shown in FIG. 6. As a result of the experiment, CaPR4b gene was expressed in both peppery and non-pathogenic strains. More specifically, in the pathogenic strain, that is, the friendly response, expression of the CaPR4b gene increased after 5 hours, and expression was observed up to 25 hours. In the non-pathogenic strain, which showed an incompatible reaction, the strongest expression was observed at 15 hours, and the increased expression level was maintained until 25 hours, and CaPR4b gene expression was much stronger than the friendly response. (See Fig. 6)

[실시예 4] 화학적/물리적 유도체에 의한 Example 4 By Chemical / Physical Derivatives CaPR4bCaPR4b 유전자의 유도 발현 Induced Expression of Genes

본 발명의 CaPR4b 유전자가 통상 저항성 유도에 사용되는 화학적 유도체에 의해 유도될 수 있는지를 알아보고 그 구체적 유도방법을 제공하기 위하여 하기와 같은 시험을 수행하였다.In order to find out whether the CaPR4b gene of the present invention can be induced by chemical derivatives commonly used for resistance induction and to provide a specific induction method, the following test was performed.

[단계 1][Step 1]

먼저, CaPR4b 유전자의 발현 유도에 유용한 유도체를 탐색하기 위하여, 식물병 저항성 발현의 유도에 관여한다고 알려진 화학물질들 중 살리실산 및 메틸자스모네이트를 사용하여 저항성 유도 시험을 실시하였다. 모든 실험에 6엽기의 고추잎이 이용되었다. 5 mM의 살리실산, 100 μM의 메틸자스모네이트는 분무기를 이용하여 고추잎의 앞뒷면에 뿌려 처리하였다.First, in order to search for derivatives useful for inducing expression of CaPR4b gene, resistance induction test was conducted using salicylic acid and methyljasmonate among chemicals known to be involved in the induction of plant disease resistant expression. Six-leaf peppers were used for all experiments. 5 mM salicylic acid, 100 μM of methyl jasmonate was sprayed on the front and back of pepper leaves using a sprayer.

각각의 식물들은 1,5,10,15,20,25시간 후에 잎을 수거하였고 각각의 샘플에서 RNA를 추출하였고 추출된 RNA를 이용하여 다음과 같이 노던블러팅을 수행하였다. Each plant was harvested after 1,5,10,15,20,25 hours, RNA was extracted from each sample, and Northern blotting was performed using the extracted RNA as follows.

다음으로 실시예 1에서 수득된 CaPR4b 유전자를 14-dCTP-비오틴 (14-dCTP-biotin)을 이용하여 표지한 후 PCR(Polymerase Chain Reaction)을 이용하여 증폭 시킨 후 이를 반응액[0.25 M 인산완충액, 7% SDS, 1 mM EDTA, 5% 덱스트란 황산염(Dextran Sulfate)]에서 65℃로 16-24시간 동안 배양하여 하이브리다이제이션 (hybridization)을 실시하였다. 이렇게 비오틴(biotin)이 표지된 상기의 DNA 프로브는 나이론막에 붙어있는 mRNA에 붙게 되며 이 나이론막 위에 X-ray 필름을 얹게 되면 비오틴(biotin)이 표지된 DNA가 X-ray 필름을 감광시키므로, 이것으로 발현 여부를 알아볼 수 있게 하였다.Next, the CaPR4b gene obtained in Example 1 was labeled with 14-dCTP-biotin (14-dCTP-biotin) and amplified using PCR (Polymerase Chain Reaction), followed by reaction solution [0.25 M phosphate buffer, 7% SDS, 1 mM EDTA, 5% Dextran Sulfate] was incubated at 65 ° C. for 16-24 hours to perform hybridization. The biotin-labeled DNA probe is attached to the mRNA attached to the nylon membrane. When the X-ray film is placed on the nylon membrane, the biotin-labeled DNA photosensitizes the X-ray film. This made it possible to recognize the expression.

상기 노던블러팅 수행 시 리보솜 RNA의 양을 모니터링 함으로써 동일량의 RNA 시료가 로딩되었음을 확인하였다. 이상의 실험결과를 도 7에 나타내었으며 실험의 결과 CaPR4b 유전자는 살리실산의 처리 후에는 5시간 이후에 강하게 축적이 됨이 관찰되었다. (도 7) 또한, 메틸자스모네이트의 처리 후에는 살리실산에 비하여 약하게 축적되는 것이 관찰되었다. By monitoring the amount of ribosomal RNA during the Northern blotting it was confirmed that the same amount of RNA sample was loaded. The results of the above experiments are shown in FIG. 7 and the CaPR4b gene was strongly accumulated after 5 hours of treatment with salicylic acid. (FIG. 7) Also, after the treatment with methyljasmonate, it was observed to accumulate weakly compared to salicylic acid.

[단계 2][Step 2]

위와 같은 방법으로 화학적/물리적 스트레스에 대한 CaPR4b 유전자의 반응을 관찰하였다. 에틸렌은 10μl/L의 농도로 하여 기체상태로 식물체가 있는 밀폐된 유리 용기에 주입하는 방법으로 처리하였다. 염화나트륨은 200 mM의 농도로 수용액을 만들어 식물체의 뿌리가 담기게 하여 처리하였다. 100 μM의 메틸 비올로젠, 앱시식산은 100 μM의 앱시식산 수용액에 식물체의 뿌리를 담그고 같은 수용액을 고추잎에 스프레이하는 방법으로 처리하였다. 각각의 식물들은 1,5,10,15,20,25시간 후에 잎을 수거하였고 각각의 샘플에서 RNA를 추출하였고 추출된 RNA를 이용하여 다음과 같이 노던블러팅을 수행하였다. 건조 및 상처 스트레스에 대한 발현 양상 또한 노던블러팅을 통하여 확인하였다. (도 7 참조)
In this way, CaPR4b gene response to chemical / physical stress was observed. Ethylene was treated at a concentration of 10 μl / L by injection into a closed glass container with plants in a gaseous state. Sodium chloride was treated by making an aqueous solution at a concentration of 200 mM to hold the root of the plant. 100 μM of methyl viologen and absic acid were treated by dipping the roots of the plants in 100 μM of aqueous solution of absic acid and spraying the same aqueous solution onto the pepper leaves. Each plant was harvested after 1,5,10,15,20,25 hours, RNA was extracted from each sample, and Northern blotting was performed using the extracted RNA as follows. Expression patterns for dryness and wound stress were also confirmed through northern blotting. (See Figure 7)

[실시예 5] 병원균 접종 및 화학적 유도체에 의한 고추식물에서의 CaPR4b 단백질의 발현 탐색방법[Example 5] Detection of CaPR4b protein expression in red pepper plants by pathogen inoculation and chemical derivatives

상기 실시예 4과 같은 방법으로 처리되어진 식물을 샘플링하여 단백질을 분리하여 실험을 수행하였다. 다음으로 실시예 1에서 수득된 CaPR4b 유전자를 펩티드 합성을 이용하여 토끼에서 항체를 제작하여 CaPR4b의 단백질 발현을 확인하였다. 상기 항체는 항체 전문 제작업체(AbFRONTIER, Korea)에 의뢰하여 제작하였고, 이를 이용하여 실험을 수행하였다. Experiments were performed by sampling proteins that were treated in the same manner as in Example 4 to separate proteins. Next, the CaPR4b gene obtained in Example 1 was used to produce antibodies in rabbits using peptide synthesis to confirm the protein expression of CaPR4b. The antibody was prepared by requesting an antibody manufacturer (AbFRONTIER, Korea), and the experiment was performed using the antibody.

먼저 저항성 탐색방법을 구체적으로 제시하기 위하여, 식물체와 친화적 반응을 나타내는 고추 세균성 점무늬병원균(Xanthomonas campestris pv. vesicatoria) 중 병원성균주 Ds1과 불친화적 반응을 나타내는 비병원성 균주 Bv5-4a를 배양한 후, 108 cfu/㎖의 농도로 4엽기의 고추 녹광 품종(Capsicum annuum cv. Nockwang)의 1, 2엽의 뒷면에 주사기를 이용하여 인필트레이션(Infiltration)하여 접종하고, 접종 후에는 28℃, 100% 상대습도 조건에서 18시간 동안 습실처리 하였다. 접종 5, 15, 25, 35 시간 후에 각각 1, 2엽을 샘플링하여 단백질을 추출하였고, 추출한 단백질을 15% SDS-PAGE(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis)를 이용 전기영동 한 후 나이론막 (Hybond P+)으로 전이 시켰다. 전이 시킨 후 1:5,000의 희석비율의 항체 (α-CaPR4b)를 이용하여 발현을 확인 하였다. 단백질 발현의 실험의 수행 시 단백질양을 정량함으로서 동일량의 단백질이 로딩되었음을 확인하였다. 이상의 실험결과를 도 8에 나타내었다.First, in order to specifically presented in the resistive search method, and then culturing the non-pathogenic strain Bv5-4a pepper bacterial spot patterns indicating the pathogen (Xanthomonas campestris pv. Vesicatoria) of the pathogenic strain Ds1 and the incompatible reaction indicating the plants and friendly reaction, 10 8 Inoculate by infiltration using a syringe on the back of the 1st and 2nd leaves of Capsicum annuum cv.Nockwang at the concentration of cfu / ml, and inoculate 28 ℃, 100% relative after inoculation. It was wet-treated for 18 hours under humidity conditions. Proteins were extracted by sampling 1 and 2 leaves after 5, 15, 25, and 35 hours of inoculation, respectively. The extracted proteins were electrophoresed using 15% sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (HDS). P +). After transfer, expression was confirmed using an antibody (α-CaPR4b) at a dilution ratio of 1: 5,000. When performing the experiment of protein expression it was confirmed that the same amount of protein was loaded by quantifying the amount of protein. The experimental results are shown in FIG. 8.

도 8에 나타난 바와 같이 실험의 결과 CaPR4b 유전자는 세균성 점무늬병에 대한 고추식물의 저항성 반응은 병원성 균주와 비병원성 균주에 대하여 모두 발현이 나타났으나 병원성 균주 즉, 친화적 반응에서는 CaPR4b 유전자의 발현이 약하게 나타남이 확인되었고, 불친화적 반응을 나타내는 비병원성 균주에서는 25시간에서 가장 강하게 발현되었다. 도 8에 나타난 바와 같이, 살리실산은 12시간에 발현이 증가되어 24시간에 가장 강하게 발현되었으며 메틸 자스모네이트의 단백질 수준의 발현 또한 관찰되었다.
As shown in FIG. 8, the CaPR4b gene was expressed in both the pathogenic and non-pathogenic strains, but the CaPR4b gene was weakly expressed in the pathogenic and non-pathogenic strains. It was identified and most strongly expressed at 25 hours in non-pathogenic strains showing incompatible reactions. As shown in FIG. 8, salicylic acid increased expression at 12 hours and was most strongly expressed at 24 hours, and expression of protein level of methyl jasmonate was also observed.

[실시예 6] CaPR4b 단백질의 항균활성 확인Example 6 Confirmation of Antimicrobial Activity of CaPR4b Protein

대장균에서의 CaPR4b 유전자를 과다발현 시킨 후 발현 산물인 CaPR4b의 단백질 기능을 알아보기 위하여, 실시예 1에서 수득한 CaPR4b 유전자를 maltose binding protein을 포함하는 pMAL 벡터에 도입시켜 재조합벡터를 제조하였다. 이렇게 재조합벡터를 대장균(Escherichia coli strain BL21)에 형질전환시키고 이 재조합벡터가 들어가 있는 대장균을 배양하여 얻어진 단백질을 다음 실험에 이용하였다. (도 9)After overexpressing the CaPR4b gene in E. coli, the recombinant vector was prepared by introducing the CaPR4b gene obtained in Example 1 into a pMAL vector containing a maltose binding protein. The recombinant vector was transformed into Escherichia coli strain BL21 and the protein obtained by culturing Escherichia coli containing the recombinant vector was used for the next experiment. (Fig. 9)

[단계 1][Step 1]

CaPR4b 단백질의 항균활성을 확인하기 위하여 순화된 CaPR4b 단백질과 대조군으로서 maltose binding protein만을 순화한 단백질을 이용하여 Alternaria brassicicola, Botrytis cinerea, Colletotrichum orbiculare Fusarium oxysporumf.sp. matthiolae, Xanthomonas campestris pv.vesicatoria, Pseudomonas syringaepv.tomato와 같은 병원균의 CaPR4b 단백질의 최소억제농도를 측정함으로서 항균활성을 확인하였다(도 11 참조). 각각의 병원균은 농도를 다르게 한 CaPR4b 단백질을 포함하는 배지에 접종시킨 후 maltose binding protein만을 순화한 단백질을 포함하는 배지에 접종된 병원균과의 생장을 비교하였다. 비교 결과 병원성 세균에서는 CaPR4b 단백질이 큰 영향을 주지 못했으나, 병원성 진균에서는 강한 항균활성을 보인다는 것을 확인할 수 있었다. (도 11, 14 참조)
In order to confirm the antibacterial activity of CaPR4b protein, Alternaria brassicicola , Botrytis cinerea , Colletotrichum orbiculare Fusarium oxysporumf.sp. matthiolae, Xanthomonas campestris pv. vesicatoria, Pseudomonas syringae pv. Antimicrobial activity was confirmed by measuring the minimum inhibitory concentration of CaPR4b protein of pathogens such as tomato (see Figure 11). Each pathogen was inoculated in a medium containing CaPR4b protein with different concentrations, and then compared with the growth pathogens inoculated in a medium containing a protein that only purified maltose binding protein. As a result, CaPR4b protein was not significantly affected in pathogenic bacteria, but strong antibacterial activity was observed in pathogenic fungi. (See Figures 11 and 14)

[단계 2][Step 2]

특히 Alternaria brassicicola에 대한 CaPR4b 단백질의 항균활성을 측정하기 위하여 병원균의 포자 발아율과 균사의 생장을 측정하였다. (도 12, 13 참조) 농도를 다르게 한 CaPR4b 단백질을 포함하는 배지에 접종시킨 후 maltose binding protein만을 순화한 단백질을 포함하는 배지에 접종된 Alternaria brassicicola의 발아율과 균사생장을 비교하였다. 도 12, 13에서 나타나는 바와 같이 CaPR4b 단백질은 Alternaria brassicicola의 발아율과 균사생장을 강하게 억제하였다.
In particular, spore germination and mycelial growth of pathogens were measured to determine the antibacterial activity of CaPR4b protein against Alternaria brassicicola . (See FIGS. 12 and 13) The germination rate and mycelial growth of Alternaria brassicicola inoculated in a medium containing CaPR4b protein with different concentrations and then inoculated with a medium containing only purified protein of maltose binding protein were compared. As shown in Figure 12, 13 CaPR4b protein strongly inhibited germination rate and mycelial growth of Alternaria brassicicola .

[실시예 7] 아그로박테리움 매개 일시 발현(Agrobacterium-mediated transient expression) 방법을 통한 [Example 7] Agrobacterium-mediated transient expression method CaPR4bCaPR4b 유전자 발현이 식물에 미치는 영향 Effect of Gene Expression on Plants

고추식물에서 CaPR4b 유전자를 아그로박테리움 매개 일시적 발현(Agrobacterium-mediated transient expression) 방법을 통하여 과발현을 시켰을 때 고추식물의 변화를 알아보기 위하여, 실시예 1에서 수득한 CaPR4b 유전자를 Stratagene에서 제공하는 pBIN3S 벡터에 도입시켜 pBIN35S::CaPR4b을 제조한 후 이렇게 제조된 재조합 벡터인 pBIN35S::CaPR4b을 아그로박테리움 튜메파시엔스 (Agrobacterium tumefaciense strain GV 3101)에 전기천공법(electroporation)을 통하여 도입하고 다시 재조합벡터가 들어가 있는 GV3101 균주를 식물에 농도별로 주사기를 사용하여 인필트레이션(infiltration) 방법을 이용하여 고추식물에 도입함으로써 CaPR4b 유전자의 과발현을 유도시켰다.Pepper Agrobacterium the CaPR4b gene in plants tumefaciens-mediated transient expression (Agrobacterium-mediated transient expression) as through the method sikyeoteul the over-expression In order to examine the change in the pepper plant, carried pBIN3S vector available from Stratagene the CaPR4b gene obtained in Example 1 PBIN35S :: CaPR4b was prepared by introducing into the recombinant vector pBIN35S :: CaPR4b thus introduced into the Agrobacterium tumefaciense strain GV 3101 through electroporation and the recombinant vector was added. Overexpression of the CaPR4b gene was induced by introducing the GV3101 strain into the pepper plants using an infiltration method using a syringe for each concentration.

[단계 1][Step 1]

도 15 및 16에서와 같이 CaPR4b이 과다로 발현된 식물에서는 CaPR4b이 도입되지 않은 대조구와 비교하여 식물의 세포사멸이 관찰되었으며 이들 식물에서 저항성 반응의 결과를 알아보기 위하여 세포사멸의 비율과 이온전도도를 수행하였다. 도 17에서와 같이 CaPR4b이 과발현된 식물이 대조구에 비하여 세포사멸이 강하게 증가되는 것을 관찰할 수 있었고, 도 18에 나타난 바와 같이 이온전도도 또한 CaPR4b이 과발현된 식물에서 더 증가됨을 알 수 있었다. 15 and in the plant CaPR4b is expressed in excess, such as from 16 became a plant cell death observed compared to control CaPR4b is not introduced into the rate and ion conductivity of the cell death In order to examine the results of the resistance reaction in these plants Was performed. As shown in FIG. 17, apoptosis was increased in CaPR4b -overexpressed plants as compared to the control group, and as shown in FIG. 18, ionic conductivity was also increased in CaPR4b -overexpressed plants.

[단계 2][Step 2]

CaPR4b의 과발현에 의하여 일어나는 세포사멸이 이 단백질과 상호작용하는 CaLRR1에 의하여 어떠한 영향을 미치는 영향을 알기 위하여 두 유전자를 혼합한 후 식물에 접종하였다. 결과 CaLRR1이 과발현된 접종 부위에서는 세포사멸이 발생하지 않았다. 그러나 CaLRR1의 과발현은 CaPR4b의 과발현에 의하여 일어나는 세포사멸을 억제시켰다. 이러한 결과는 세포사멸 비율과 이온전도도를 통해서도 확인되었다. (도 16, 17, 18 참조) To determine the effect of apoptosis caused by overexpression of CaPR4b by CaLRR1 interacting with this protein, the two genes were mixed and inoculated into plants. Results Apoptosis did not occur at the site of overexpression of CaLRR1 . However, over-expression of CaLRR1 is inhibited cell death occurs by the over-expression of CaPR4b. These results were also confirmed by the cell death rate and ion conductivity. (See Figures 16, 17 and 18)

[단계 3][Step 3]

CaLRR1의 과발현에 의하여 억제되는 CaPR4b의 과발현에 의한 세포사멸이 CaLRR1의 농도에 의존적인지를 확인하기 위하여 CaLRR1의 비율을 달리하여 CaPR4b와 혼합한 후 식물에 접종하였다. 접종 결과, CaPR4b의 과발현에 의한 세포사멸이 aLRR1의 농도에 의존적으로 억제되어짐이 관찰되었다. (도 19 참조) 세포사멸의 비율과 이온전도도를 수행 결과 또한 같은 비율로 CaLRR1CaPR4b가 접종되었을 때 CaPR4b의 과발현에 의한 세포사멸이 가장 강하게 억제됨을 확인 할 수 있었다. (도 20, 21 참조)
In order to confirm whether apoptosis due to overexpression of CaPR4b inhibited by overexpression of CaLRR1 was dependent on CaLRR1 concentration, CaLRR1 was mixed with CaPR4b, and then inoculated to plants. Inoculation result, cell death caused by over-expression of the CaPR4b was observed doeeojim dependent inhibition with a concentration of aLRR1. (See Fig. 19) performs a result the ratio of the ionic conductivity of the cell death was also confirmed cell death is suppressed most strongly by the over-expression of CaPR4b when the CaLRR1 CaPR4b and inoculated at the same rate. (See Figures 20, 21)

[실시예 8] [Example 8] CaPR4bCaPR4b 유전자를 이용한 형질전환 식물체의 제조 및  Production of transgenic plants using genes CaPR4bCaPR4b 유전자의 과다발현에 의한 병 저항성의 증가 Increased disease resistance due to overexpression of genes

식물체에서 CaPR4b 유전자의 과다발현 시 다른 병 발생과 관련된 유전자들의 유도여부 및 병에 대한 저항성의 증가 여부에 대하여 알아보기 위하여, 실시예 1에서 수득한 CaPR4b 유전자를 Stratagene에서 제공하는 pBIN3S 벡터에 도입시켜 pBIN35S::CaPR4b을 제조한 후 이렇게 제조된 재조합 벡터인 pBIN35S::CaPR4b를 아그로박테리움 튜메파시엔스 (Agrobacterium tumefaciense strain GV 3101)에 전기천공법(electroporation)을 통하여 도입하고 다시 재조합벡터가 들어가 있는 GV3101 균주를 꽃침지(floral dipping) 방법을 통하여 애기장대 식물에 도입함으로써 형질전환 시켜서 CaPR4b 유전자의 과다발현을 유도시킨 후 하기와 같은 시험을 수행하였다. By introducing the CaPR4b gene obtained in Example 1 in pBIN3S vector available from Stratagene to investigate as to whether the increase in resistance to induction, and whether the bottle of genes associated with different disease occurs when over expression of CaPR4b gene in a plant pBIN35S : PBIN35S :: Recombinant vector thus prepared after CaPR4b: CaPR4b was introduced into Agrobacterium tumefaciense strain GV 3101 by electroporation and GV3101 strain containing the recombinant vector Was transformed by introducing into the Arabidopsis plants through floral dipping method to induce overexpression of CaPR4b gene, and the following tests were performed.

[단계 1][Step 1]

CaPR4b 유전자가 과다발현된 식물체에서 세균성 병에 대한 저항성이 증가하였는지의 여부를 알아보기 위하여, 먼저 상기 CaPR4b 유전자가 과다발현된 애기장대와 대조구로서의 야생형 애기장대 식물체에서 CaPR4b의 발현을 유전자와 단백질 수준에서 관찰하였으며 그 결과를 도 22, 23에 나타내었다. 도 25에서 #6, #8, #18은 사용된 형질전환 식물의 계통번호를 나타내고 실험결과 애기장대 식물에서 CaPR4b이 과발현됨을 관찰할 수 있었다. In order from the CaPR4b gene is overexpressed plants Learn whether the resistance to bacterial disease increases, first the CaPR4b expression in wild-type Arabidopsis thaliana plants as the CaPR4b gene is overexpressed Arabidopsis thaliana and control at the gene and protein levels Observations were made and the results are shown in FIGS. 22 and 23. In FIG. 25, # 6, # 8, and # 18 indicate the line numbers of the transgenic plants used, and as a result, CaPR4b was overexpressed in Arabidopsis plants.

[단계 2] [Step 2]

상기와 같이 CaPR4b이 과다발현된 식물에 슈도모나스 시링게 패소바 토마토 DC3000과 비병원성 균주인 슈도모나스 시링게 패소바 토마토 DC3000 (에이브이알알피엠원)균주를 105 cfu/ml 농도로 접종하고 식물체의 변화를 관찰하였다(도 26). 그 결과 도 24 및 25에 나타난 바와 같이 CaPR4b이 과다발현된 식물체에서 야생형에 비하여 세균성 병에 대하여 저항성 증가를 나타내고 있음이 관찰되었고, 접종 후 0일과 3일에 잎을 수거하여 식물잎의 1 cm2 세균수를 측정한 후 그 결과를 도 25에 나타내었다. 특히 도 25에서는 CaPR4b 유전자가 과다발현된 식물에서 슈도모나스 시링게 패소바 토마토 DC3000의 접종 후에 야생형 식물과 비교해서 병원세균의 생장이 유의성 있게 감소하여 병 저항성을 가지고 있는 것으로 관찰되었다. As above, inoculated with Pseudomonas syringe Pasova tomato DC3000 and non-pathogenic strain Pseudomonas syringe Pasova tomato DC3000 (ABR-Al-MW1) at a concentration of 10 5 cfu / ml and observed changes of plants (FIG. 26). As a result, as shown in FIGS. 24 and 25, it was observed that CaPR4b showed an increased resistance to bacterial diseases in plants overexpressed compared to wild-type, and the leaves were collected on days 0 and 3 after inoculation to 1 cm 2 of plant leaves. After measuring the number of bacteria is shown in Figure 25 the results. In particular, in the plants overexpressed CaPR4b gene, the growth of pathogens was significantly reduced compared to wild-type plants after inoculation of Pseudomonas syringe-Pasova tomato DC3000, and disease resistance was observed.

[단계 3] [Step 3]

CaPR4b이 과다발현된 식물에서 슈도모나스 시링게 패소바 토마토 DC3000의 접종 후에 나타나는 저항성 반응을 확인하기 위하여 접종 후 이온전도도와 활성산소 및 NO (Nitric oxide)를 측정하였다. (도 26, 27참조) 이러한 측정의 결과, CaPR4b이 과다발현된 식물에서 슈도모나스 시링게 패소바 토마토 DC3000의 접종 후 이온전도도의 증가, 활성산소의 증가 및 NO함량의 증가를 통하여 저항성에 기여하는 것으로 관찰되었다.
In order to determine the resistance CaPR4b the reactions in the overexpressed plants after inoculation of Pseudomonas when ringge lost bar tomato DC3000 after inoculation was measured and ion conductivity of the active oxygen and NO (Nitric oxide). As a result of these measurements, the CaPR4b overexpressed plants contributed to resistance through Pseudomonas syringe Pasova tomato DC3000 inoculation after ionic conductivity, free radicals and NO content. Was observed.

[실시예 9] 하이알로페르노스포라 Noco2의 접종 후에 Example 9 After Inoculation of Hyelofernospora Noco2 CaPR4bCaPR4b 유전자의 과다발현된 식물에서 병 저항성의 변화 Changes in Disease Resistance in Overexpressed Plants of Genes

CaPR4b이 과발현된 애기장대 식물체에 노균병을 일으키는 하이알로 페르노스포라 Noco2(Hyaloperonospora arabidopsidis Noco 2)를 접종한 후 시험을 수행하였다. CaPR4b이 과발현된 애기장대식물의 떡잎시기에 하이알로 페르노스포라 Noco2 를 5x104 mL-1 의 농도로 스프레이를 통하여 뿌려주었다. 접종 후 17℃의 온도에서 습실 처리하였다.Tests were performed after inoculation of Hyaloperonospora arabidopsidis Noco 2, a causal plant, overexpressed with CaPR4b , to cause Downy mildew. Hyalofernospora Noco2 was sprayed at a concentration of 5 × 10 4 mL −1 by spraying the cotyledon of CaPR4b overexpressed cephalococci. After inoculation, the cells were subjected to wet treatment at a temperature of 17 캜.

[단계 1][Step 1]

각각의 식물체에서 하이알로 페르노스포라균에 대한 저항성 여부를 관찰하기 위하여 접종 후 6일 째에 관찰하였고, 7일에 트리판 블루 염색을 수행하였다. 도 28과 같이 CaPR4b이 과다발현된 식물에서 야생형에 비하여 분생자경(sporangiophores)의 형성이 감소되어 저항성 반응을 관찰 할 수 있으며 트리판 블루 염색을 통하여 야생형에 비하여 균사의 생장이 덜 발달 되고 있음을 알 수 있었다. Each plant was observed on day 6 after inoculation to observe resistance to hyaluronic perospora, and trypan blue staining was performed on day 7. As shown in FIG. 28, in the CaPR4b overexpressed plant, the formation of sporangiophores was reduced compared to the wild type, and the resistance reaction was observed, and the mycelial growth was less developed than the wild type through trypan blue staining. there was.

[단계 2] [Step 2]

각각의 식물체에서 하이알로 페르노스포라균의 저항성 검정을 위하여 하이알로 페르노스포라균의 접종 후 형성되는 분생자경의 수를 센 후 0, 1-5, 6-10, 11-15, 15이상으로 그룹을 만든 후 평균값과 전체에 대한 비율(%)로 표시하였다. 도 29와 같이 건전한 식물에 비하여 CaPR4b이 과다발현된 식물에서는 평균값과 비율에서도 야생형에 비하여 저항성을 나타냄을 알 수 있었다.
Count the number of conidia formed after inoculation of hyalofernospores for the resistance test of hyalurofernospores in each plant, and then group them to 0, 1-5, 6-10, 11-15, 15 or more. After making the average value and expressed as a percentage (%). As shown in FIG. 29, the CaPR4b -overexpressed plant exhibited higher resistance than the wild-type in the mean value and ratio compared to the healthy plant.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였으나, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 균등물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is obvious that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the invention. It is therefore intended that the scope of the present invention be defined by the appended claims and their equivalents.

<110> KOREA UNIVERSITY RESEARCH AND BUSINESS FOUNDATION <120> Pepper pathogenesis-related protein 4b gene and screening method of plant disease resistance using the same <130> P11-101209-02-CaPR4b <160> 2 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 627 <212> DNA <213> Capsicum annuum L. cv. Nockwang <400> 1 atggagaaac gaactagtac tactattctt ctagccctag tcctcttcat cgtatccgga 60 gtggccaacg cacagcagtg cggaaggcaa aggggcggag ccttatgcgg cggaaactta 120 tgttgcagcc aatttggatg gtgtggatcg acacccgaat actgttcacc tagccaaggt 180 tgccagagcc aatgcagtgg aagtggtccg actccagaag gaagcgcgca aaatgtacgt 240 gcaacgtatc atttgtataa cccgcagaat gttggttggg acttgaatgc tgttagtgct 300 tattgctcga catgggatgc taataagcct ttggcttgga ggagcaagta tggttggact 360 gctttctgtg gtcctgttgg acctcgtggt caagcctcct gtggcaagtg cttaagggtc 420 acaaacagac gaaccagagc tcaaacaacg gtgagaatcg tggatcaatg cagcaacggt 480 ggactagact tggacattaa cgttttccgg caaatcgaca cagacggagt gggaaatcaa 540 caaggtcacc ttatggtgga ctaccaattt gttaattgcg gtgacaatgt gaatgttcct 600 ctcttgtctg tagttgacac acaatga 627 <210> 2 <211> 208 <212> PRT <213> Capsicum annuum L. cv. Nockwang <400> 2 Met Glu Lys Arg Thr Ser Thr Thr Ile Leu Leu Ala Leu Val Leu Phe 1 5 10 15 Ile Val Ser Gly Val Ala Asn Ala Gln Gln Cys Gly Arg Gln Arg Gly 20 25 30 Gly Ala Leu Cys Gly Gly Asn Leu Cys Cys Ser Gln Phe Gly Trp Cys 35 40 45 Gly Ser Thr Pro Glu Tyr Cys Ser Pro Ser Gln Gly Cys Gln Ser Gln 50 55 60 Cys Ser Gly Ser Gly Pro Thr Pro Glu Gly Ser Ala Gln Asn Val Arg 65 70 75 80 Ala Thr Tyr His Leu Tyr Asn Pro Gln Asn Val Gly Trp Asp Leu Asn 85 90 95 Ala Val Ser Ala Tyr Cys Ser Thr Trp Asp Ala Asn Lys Pro Leu Ala 100 105 110 Trp Arg Ser Lys Tyr Gly Trp Thr Ala Phe Cys Gly Pro Val Gly Pro 115 120 125 Arg Gly Gln Ala Ser Cys Gly Lys Cys Leu Arg Val Thr Asn Arg Arg 130 135 140 Thr Arg Ala Gln Thr Thr Val Arg Ile Val Asp Gln Cys Ser Asn Gly 145 150 155 160 Gly Leu Asp Leu Asp Ile Asn Val Phe Arg Gln Ile Asp Thr Asp Gly 165 170 175 Val Gly Asn Gln Gln Gly His Leu Met Val Asp Tyr Gln Phe Val Asn 180 185 190 Cys Gly Asp Asn Val Asn Val Pro Leu Leu Ser Val Val Asp Thr Gln 195 200 205 <110> KOREAN UNIVERSITY RESEARCH AND BUSINESS FOUNDATION <120> Pepper pathogenesis-related protein 4b gene and screening method          of plant disease resistance using the same <130> P11-101209-02-CaPR4b <160> 2 <170> Kopatentin 1.71 <210> 1 <211> 627 <212> DNA 213 Capsicum annuum L. cv. Nockwang <400> 1 atggagaaac gaactagtac tactattctt ctagccctag tcctcttcat cgtatccgga 60 gtggccaacg cacagcagtg cggaaggcaa aggggcggag ccttatgcgg cggaaactta 120 tgttgcagcc aatttggatg gtgtggatcg acacccgaat actgttcacc tagccaaggt 180 tgccagagcc aatgcagtgg aagtggtccg actccagaag gaagcgcgca aaatgtacgt 240 gcaacgtatc atttgtataa cccgcagaat gttggttggg acttgaatgc tgttagtgct 300 tattgctcga catgggatgc taataagcct ttggcttgga ggagcaagta tggttggact 360 gctttctgtg gtcctgttgg acctcgtggt caagcctcct gtggcaagtg cttaagggtc 420 acaaacagac gaaccagagc tcaaacaacg gtgagaatcg tggatcaatg cagcaacggt 480 ggactagact tggacattaa cgttttccgg caaatcgaca cagacggagt gggaaatcaa 540 caaggtcacc ttatggtgga ctaccaattt gttaattgcg gtgacaatgt gaatgttcct 600 ctcttgtctg tagttgacac acaatga 627 <210> 2 <211> 208 <212> PRT 213 Capsicum annuum L. cv. Nockwang <400> 2 Met Glu Lys Arg Thr Ser Thr Thr Ile Leu Leu Ala Leu Val Leu Phe   1 5 10 15 Ile Val Ser Gly Val Ala Asn Ala Gln Gln Cys Gly Arg Gln Arg Gly              20 25 30 Gly Ala Leu Cys Gly Gly Asn Leu Cys Cys Ser Gln Phe Gly Trp Cys          35 40 45 Gly Ser Thr Pro Glu Tyr Cys Ser Pro Ser Gln Gly Cys Gln Ser Gln      50 55 60 Cys Ser Gly Ser Gly Pro Thr Pro Glu Gly Ser Ala Gln Asn Val Arg  65 70 75 80 Ala Thr Tyr His Leu Tyr Asn Pro Gln Asn Val Gly Trp Asp Leu Asn                  85 90 95 Ala Val Ser Ala Tyr Cys Ser Thr Trp Asp Ala Asn Lys Pro Leu Ala             100 105 110 Trp Arg Ser Lys Tyr Gly Trp Thr Ala Phe Cys Gly Pro Val Gly Pro         115 120 125 Arg Gly Gln Ala Ser Cys Gly Lys Cys Leu Arg Val Thr Asn Arg Arg     130 135 140 Thr Arg Ala Gln Thr Thr Val Arg Ile Val Asp Gln Cys Ser Asn Gly 145 150 155 160 Gly Leu Asp Leu Asp Ile Asn Val Phe Arg Gln Ile Asp Thr Asp Gly                 165 170 175 Val Gly Asn Gln Gln Gly His Leu Met Val Asp Tyr Gln Phe Val Asn             180 185 190 Cys Gly Asp Asn Val Asn Val Pro Leu Leu Ser Val Val Asp Thr Gln         195 200 205

Claims (7)

식물병 방어 관련 유전자로서 고추 유래 병생성 관련 단백질 4b를 코딩하는 하기 (a) 또는 (b)의 분리된 유전자(CaPR4b):
(a) 서열번호 2의 아미노산 서열을 갖는 단백질을 코딩하는 유전자;
(b) 서열번호 1의 염기서열을 갖는 유전자.
An isolated gene ( CaPR4b) of (a) or (b) which encodes pepper-derived pathogenic protein 4b as a plant disease defense related gene:
(a) a gene encoding a protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2;
(b) a gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.
서열번호 2의 아미노산 서열을 갖는 분리된 단백질(CaPR4b).An isolated protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 (CaPR4b). 제1항 기재의 유전자를 포함하는 재조합 벡터.A recombinant vector comprising the gene of claim 1. 제1항 기재의 유전자 또는 제3항 기재의 재조합 벡터에 의해 형질전환된 고추 또는 애기장대 식물체.Pepper or Arabidopsis plant transformed by the gene of claim 1 or the recombinant vector of claim 3. 식물체로부터 mRNA 분리하여 제1항 기재의 CaPR4b 유전자의 차별적 발현을 확인하는 단계를 포함하는 고추 또는 애기장대 식물체의 세균성 점무늬병균(Xanthomonas campestri pv. vesicatoria), 검은무늬병균(Alternaria brassicicola) 또는 노균병균(Hyaloperonospora arabidopsidis Noco 2)에 대한 저항성 탐색방법.Bacterial spot bacteria ( Xanthomonas campestri pv. Vesicatoria ), black pattern bacteria ( Alterriaria brassicicola ) or Bacillus fungi of peppers or Arabidopsis plants comprising the step of identifying the differential expression of the CaPR4b gene according to claim 1 by separating mRNA from the plant Method of searching for resistance to Hyaloperonospora arabidopsidis Noco 2). 제2항 기재의 CaPR4b 단백질의 항체를 프로브로 이용하여 CaPR4b 단백질 발현여부를 확인하는 단계를 포함하는 고추 또는 애기장대 식물체의 세균성 점무늬병균(Xanthomonas campestri pv. vesicatoria), 검은무늬병균(Alternaria brassicicola) 또는 노균병균(Hyaloperonospora arabidopsidis Noco 2)에 대한 저항성 탐색방법.The bacterium Streptococcus ( Xanthomonas campestri pv. Vesicatoria ), Black Streptococcus ( Alternaria brassicicola ) of peppers or Arabidopsis plants comprising the step of confirming the expression of CaPR4b protein using the antibody of the CaPR4b protein of claim 2 as a probe Screening method for resistance against Hyaloperonospora arabidopsidis Noco 2 제2항 기재의 단백질을 유효성분으로 포함하는 식물병원성 진균에 항균 활성을 갖는 항진균 제제.
An antifungal agent having antimicrobial activity against phytopathogenic fungi comprising the protein of claim 2 as an active ingredient.
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KR20060106494A (en) * 2005-04-08 2006-10-12 고려대학교 산학협력단 Pepper cabzip1 gene from capsicum annuum l. cv. hanbyul and probing method of plant disease and environmental stresses resistance using the same

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