KR101306678B1 - Promoter of gene specifically expressed in early flower stage in rice and uses thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A tissue-specific promoter sequence is provided to function as an important marker gene and to be used as useful information and a tool for manipulating an artificial gene which regulates development stages and expression at a specific stage. CONSTITUTION: An early stage-specific promoter has a base sequence of sequence number 1. A recombinant plant expression vector contains the promoter. A method for producing a transgenic plant in which a foreign gene is specifically expressed at the early stage of flower development comprises the steps of: transforming plant cells with the vector; and redifferentiating a transgenic plant from the transformed plant cells.

Description

벼 꽃 발달단계 중 초기단계에서 특이적으로 발현하는 유전자의 프로모터 및 이의 용도 {Promoter of gene specifically expressed in early flower stage in rice and uses thereof}Promoter of gene specifically expressed in early flower stage in rice and uses approximately}

본 발명은 벼 꽃 발달단계 중 초기단계에서 특이적으로 발현하는 유전자의 프로모터 및 이의 용도에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 벼 꽃 발달단계 중 초기단계에서 특이적으로 발현하는 유전자의 프로모터, 상기 프로모터를 포함하는 재조합 식물 발현 벡터, 상기 재조합 식물 발현 벡터를 이용한 형질전환 식물체의 제조 방법, 상기 방법에 의해 제조된 형질전환 식물체 및 이의 종자, 벼 3' 타일링 (Tiling) 300k 마이크로어레이를 이용하여 벼 꽃 발달단계 중 초기단계 특이적 프로모터를 분리하는 방법 및 상기 벼 3' 타일링 (Tiling) 300k 마이크로어레이에 관한 것이다.The present invention relates to a promoter of a gene that is specifically expressed in the early stages of the rice flower development stage and its use, and more specifically to a promoter of the gene specifically expressed in the early stages of the rice flower development stage, the promoter Recombinant plant expression vector comprising, a method for producing a transformed plant using the recombinant plant expression vector, transformed plants and seeds thereof produced by the method, rice flower development using a rice 3 'Tiling 300k microarray It relates to a method for separating the early stage specific promoter of the step and the rice 3 'Tiling 300k microarray.

벼 꽃 발달단계 중 초기단계는 분화에 관여하는 유전자들이 많이 발현되며, 이 유전자들의 조절은 수확량을 결정하는 데 주요 인자로 작용한다. 특히, 원추화서 분지 개시 (panicle branch initiation), 기관 원시세포 형성 (organ primordia formation), 분열조직 조직화 (meristem organization), 꽃밥에서 세포 분화 (cell specialization in anther) 및 화기 수 및 형태의 결정 (determination of floral organ number and shape)에 관여하는 유전자들이 발현된다 (R. Sharma et al., Funct Integr Gemonics, 2012). 이 유전자들의 조절을 이해함으로써 수확량을 향상시킬 수 있는 잠정적인 요인을 파악할 수 있다.During the early stages of rice flower development, many genes involved in differentiation are expressed, and the regulation of these genes is a major factor in determining yield. In particular, panicle branch initiation, organ primordia formation, meristem organization, cell specialization in anther and determination of fire number and type genes involved in floral organ number and shape are expressed (R. Sharma et al., Funct Integr Gemonics, 2012). Understanding the regulation of these genes can identify potential factors that can improve yields.

한편, DNA-토포아이소머라아제 (topoisomerase)는 DNA의 포스포디에스테르 (phosphodiester) 결합을 분리한다. 그리고 분해된 장소에 인산염-연결 (phosphate -bridge)을 통해 효소의 티로신을 연결한다. 토포아이소머라아제 타입II는 이중나선의 절단과 그리고 계속되는 재결합과정에서 ATP가 필수적으로 요구된다. 토포아이소머라아제 타입II는 ATPase 활성을 지닌 하나의 작은 서브유닛을 갖고 있다. 고세균 또는 식물에서 토포아이소머라아제 VI로 분류되어 있지만, 벼 (Oryza sativa)에서 분리한 DNA 토포아이소머라아제 VI은 A와 B의 서브유닛을 코딩하고 있으며, 고세균 토포아이소머라아제 VI 및 진핵생물 감수분열 재조합 요인인 SPO11의 도메인과 유사한 구조를 가지고 있다. 또한, 수분 전 꽃과 캘러스에서 많이 발현되며, 식물 호르몬인 옥신, 시토키닌 및 ABA에 의해서 조절되기도 한다 (M. Jain et al., FEBS Journal, 273; 5245-5260, 2006). 애기장대에서는 식물 성장과 발달 조절, 내재복제를 조절한다고 알려져 있다.DNA-topoisomerase, on the other hand, separates phosphodiester bonds of DNA. The enzyme then connects the tyrosine to the enzyme via a phosphate bridge. Topoisomerase type II requires ATP in the cleavage of the double helix and subsequent recombination. Topoisomerase type II has one small subunit with ATPase activity. Although DNA is classified as topoisomerase VI in archaea or plants, DNA topoisomerase VI isolated from rice (Oryza sativa) encodes subunits A and B, and is susceptible to archaea topoisomerase VI and eukaryotes It has a structure similar to the domain of SPO11, a cleavage recombination factor. It is also highly expressed in flowers and callus a few minutes ago, and is regulated by the plant hormones auxin, cytokinin and ABA (M. Jain et al., FEBS Journal, 273; 5245-5260, 2006). Arabidopsis is known to regulate plant growth, development, and endogenous replication.

다양한 목적에 따른 다양한 식물 유래의 식물체 각 조직에 대하여 많은 수의 프로모터들이 보고되었고 현재에도 계속 개발이 진행 중이지만, 특히 수량 결정에 기여하는 벼 초기단계 꽃에서 특이적으로 발현하는 프로모터를 개발하여 세포 및 기관 분화를 조절하여 수확량을 향상시킬 수 있다.A large number of promoters have been reported for each tissue of various plant-derived plants for various purposes, and are still under development, but in particular, we have developed promoters specifically expressed in early rice plants, which contribute to yield determination. Organ differentiation can be controlled to improve yield.

한편, 한국등록특허 제0892904호에는 '개화 시기를 조절하는 유전자, 이를 이용한 형질전환 식물체, 및 개화 시기 조절 방법'이 개시되어 있고, 한국등록특허 제0996667호에는 '벼의 캘러스 또는 분화중인 캘러스에서 특이적으로 발현하는 유전자의 프로모터 및 전사인자'가 개시되어 있다. 그러나 본 발명에서와 같이, 벼 꽃 발달단계 중 초기 단계에서 특이적으로 발현하는 유전자의 프로모터에 대해서는 개시된 바가 없다.Meanwhile, Korean Patent No. 0892904 discloses a gene for regulating flowering time, a transformed plant using the same, and a method for regulating flowering time, and Korean Patent No. 0996667 discloses a rice callus or a callus under differentiation. Promoters and transcription factors of genes that are specifically expressed are disclosed. However, as in the present invention, there is no disclosure about the promoter of the gene specifically expressed in the early stage of the rice flower development stage.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명자는 벼 꽃 발달단계 중 초기단계에서 특이적으로 발현되는 유전자를 벼 3' 타일링 (Tiling) 300k DNA 마이크로어레이를 통해 선발하고, 상기 선발된 유전자로부터 이의 프로모터를 분리하였고, 상기 프로모터에 연결된 목적 유전자가 꽃 발달 초기단계에 특이적으로 발현되는 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.The present invention is derived from the above requirements, the present inventors select a gene specifically expressed in the early stages of the rice flower development stage through a rice 3 'Tiling 300k DNA microarray, the selected The promoter was separated from the gene, and by confirming that the target gene linked to the promoter was specifically expressed in the early stages of flower development, the present invention was completed.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 벼 꽃 발달단계 중 초기단계 특이적 프로모터를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides an early stage specific promoter of the rice flower development stage.

또한, 본 발명은 상기 프로모터를 포함하는 재조합 식물 발현 벡터를 제공한다.The present invention also provides a recombinant plant expression vector comprising the promoter.

또한, 본 발명은 상기 재조합 식물 발현벡터를 이용한 형질전환 식물체의 제조 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a transformed plant using the recombinant plant expression vector.

또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 형질전환 식물체 및 이의 종자를 제공한다.The present invention also provides a transgenic plant and seed thereof produced by the above method.

또한, 본 발명은 In addition,

벼 유래의 각 유전자의 3'-말단에서 5' 방향으로 30bp씩 이동하는 60bp 길이의 10개의 프로브를 디자인하여 마이크로어레이에 고정시켜 벼 3' 타일링 (Tiling) 300k 마이크로어레이를 제조하는 단계;Designing 10 probes of 60 bp in length moving 30 bp in the 5 'direction at the 3'-end of each gene derived from rice and fixing them to a microarray to prepare a rice 3' tiling 300k microarray;

벼 조직별로 분리한 RNA를 주형으로 하여 cDNA를 합성한 후 상기 제조된 마이크로어레이에 혼성화시키는 단계;Synthesizing cDNA using RNA isolated as a template for each rice plant, and then hybridizing the synthesized cDNA with the prepared microarray;

상기 혼성화 결과에 기초하여 다른 조직에 비해 꽃 발달단계 중 초기단계 특이적으로 발현하는 유전자를 동정하는 단계; 및Identifying genes that are specifically expressed in the early stages of flower development compared to other tissues based on the hybridization results; And

상기 동정된 유전자의 프로모터를 분리하는 단계를 포함하는 꽃 발달단계 중 초기단계의 꽃 조직 특이적 프로모터의 분리 방법을 제공한다.It provides a method of separating the flower tissue specific promoter of the early stage of the flower development stage comprising the step of separating the promoter of the identified gene.

또한, 본 발명은 벼 유래의 각 유전자의 3'-말단에서 5' 방향으로 30bp씩 이동하는 60bp 길이의 10개의 디자인된 프로브 및 선별 마커 유전자 프로브를 포함하는 300,000개의 프로브가 고정화되고, 벼 꽃 발달단계 중 초기단계 특이적 프로모터의 분리에 이용되는 벼 3' 타일링 (Tiling) 300k 마이크로어레이를 제공한다.In addition, the present invention is immobilized 300,000 probes including 10 designed probes of 60bp length and selection marker gene probes moving 30bp in the 5 'direction at the 3'-end of each gene derived from rice, and the rice flower development Rice 3 'Tiling 300k microarrays used for isolation of early specific promoters during the phases are provided.

본 발명에 따르면, 조직 특이적인 프로모터 서열은 각각의 발생단계를 결정하는 중요한 인자로서 연구자들이 사용할 수 있는 중요한 표지 유전자 역할을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 발생단계를 조절하거나 특정한 단계에서의 유전자 발현을 조절하는 인위적인 유전자 조작에도 유용한 정보 및 도구로서 활용될 수 있다. 또한, 본 발명의 벼 3' 타일링 300k 마이크로어레이를 이용한 조직 특이적 프로모터를 분리하는 방법은 꽃 발달단계 중 초기단계 특이적 프로모터를 추가로 탐색하는데 유용한 도구로서 활용될 수 있을 것이다.According to the present invention, tissue-specific promoter sequences not only play an important marker gene role that researchers can use as important factors for determining each stage of development, but also regulate genes or regulate gene expression at specific stages. It can also be used as useful information and tools for controlling artificial genetic manipulation. In addition, the method for separating tissue-specific promoters using the rice 3 ′ tiling 300k microarray of the present invention may be utilized as a useful tool for further exploring early stage-specific promoters during flower development.

도 1은 벼 3' 타일링 300k 마이크로어레이의 프로브를 제작하는 방법을 나타낸다.
도 2는 벼 잎과 비교해서 2배 증가하거나 2배 감소된 유전자 11,840개의 계층적 클러스터링 (Hierarchical clustering)을 나타낸다.
도 3은 잎, 뿌리 및 수정 전 꽃 발달단계 중 초기단계의 유전자 발현에 대한 RT-PCR 결과를 나타낸다 (P1cm: 꽃 크기 0-3cm, P8cm: 꽃 크기 8-15cm, P20cm: 꽃 크기 20-22cm, P22cm: 꽃 크기 22cm 이상).
도 4는 GUS를 DNA 토포아이소머라아제 II의 프로모터에 연결시킨 재조합 벡터를 나타낸다.
도 5는 형질전환 벼에서 Topo 프로모터 조절하에서 GUS의 발현을 조직 화학적 분석방법으로 조사한 결과이다. pTopo: GUS를 DNA 토포아이소머라아제 II 프로모터에 연결시킨 재조합 벡터로 형질전환된 식물체의 발달 초기단계 꽃, NT: 대조구 식물체의 발달 초기단계 꽃.
1 shows a method of making a probe of a rice 3 'tiling 300k microarray.
FIG. 2 shows Hierarchical Clustering of 11,840 genes that are either two-fold or two-fold reduced compared to rice leaves.
Figure 3 shows RT-PCR results for gene expression in the early stages of the development of leaves, roots and flowers before fertilization (P1cm: flower size 0-3cm, P8cm: flower size 8-15cm, P20cm: flower size 20-22cm , P22cm: flower size 22 cm or more).
4 shows a recombinant vector linking GUS to the promoter of DNA topoisomerase II.
5 shows the results of investigating the expression of GUS under the control of the Topo promoter in transgenic rice by histochemical analysis. pTopo: early stage flower of plant transformed with recombinant vector linking GUS to DNA topoisomerase II promoter, NT: early stage flower of control plant.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 벼 꽃 발달단계 중 초기단계 특이적 프로모터를 제공한다.In order to achieve the object of the present invention, the present invention provides a specific promoter of the early stage of the rice flower development stage consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

기존에 널리 사용되고 있는 꽃양배추 모자이크 바이러스 유래의 CaMV35S 프로모터가 전 조직에서 도입된 유전자를 발현시키는데 비해, 상기 본 발명의 벼 꽃 발달단계 중 초기단계 유래의 프로모터는 외래 유전자를 형질전환된 벼 꽃 발달단계 중 초기단계에서 특이적으로 발현시킬 수 있다.The CaMV35S promoter derived from Cauliflower mosaic virus, which is widely used in the past, expresses a gene introduced from all tissues, whereas the promoter from the early stage of the rice flower development stage of the present invention is a rice flower development stage transformed with a foreign gene. It can be expressed specifically in the early stages.

벼 꽃 발달단계 중 "초기단계"는 성장시기별로 벼 꽃의 크기 (0-3cm, 8-15cm, 20-22cm 및 22cm 이상)를 구분했을 때, 벼 꽃의 크기가 0-3cm인 수정 전 단계를 의미한다. 벼는 일반적으로 종자를 심은 후 약 60-70일 이후에 출수하여 벼꽃이 피기 시작하며, 한 이삭의 개화에는 3일, 한 포기의 개화에는 7일, 한 포장에서의 개화에는 10~14일이 소요된다고 알려져 있다.The "early stage" of the stages of rice flower development is the pre-fertilization stage where the size of the rice flower is 0-3cm, when the size of the rice flower (0-3cm, 8-15cm, 20-22cm and 22cm or more) is divided by the growth period. Means. Rice is usually drained after about 60-70 days after planting seeds, and the blossoms of the rice plant begin to bloom, 3 days for the flowering of an ear, 7 days for the flowering of an abandonment, and 10 to 14 days for the flowering of a package. It is known to take.

용어 "특이적"은 프로모터의 발현 활성이 동일한 식물체 내의 적어도 하나 이상의 다른 조직보다 특정한 조직 내에서 더 높다는 것을 의미한다. 프로모터의 발현 활성의 수준은 일반적으로 사용되는 방법을 이용하여 미리 측정된 조직 내에서의 프로모터의 발현수준을 다른 조직 내에서의 것과 비교함으로써 평가된다. 일반적으로 프로모터의 발현수준은 프로모터의 조절 하에서 발현된 유전자 생성물, 예를 들어 단백질 및 RNA 등의 생성량에 의해 측정될 수 있다.The term "specific" means that the expression activity of the promoter is higher in a particular tissue than at least one or more other tissues in the same plant. The level of expression activity of a promoter is assessed by comparing the expression level of the promoter in tissues previously measured using those methods commonly used to those in other tissues. In general, the expression level of a promoter can be measured by the amount of gene product expressed under the control of the promoter, for example, protein and RNA.

또한, 상기 프로모터 서열의 변이체가 본 발명의 범위 내에 포함된다. 변이체는 염기 서열은 변화되지만, 서열번호 1의 염기 서열과 유사한 기능적 특성을 갖는 염기 서열이다. 구체적으로, 상기 프로모터 서열은 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.Also, variants of the promoter sequence are included within the scope of the present invention. The mutant is a base sequence having a functional characteristic similar to that of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, although the nucleotide sequence thereof is changed. Specifically, the promoter sequence has a nucleotide sequence that has at least 70% homology, more preferably at least 80% homology, more preferably at least 90% homology, and most preferably at least 95% homology with the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 .

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."% Of sequence homology to polynucleotides" is ascertained by comparing the comparison region with two optimally aligned sequences, and a portion of the polynucleotide sequence in the comparison region is the reference sequence for the optimal alignment of the two sequences (I. E., A gap) relative to the < / RTI >

또한, 본 발명은 본 발명의 꽃 발달단계 중 초기단계 특이적 발현 프로모터를 포함하는 재조합 식물 발현 벡터를 제공한다. In addition, the present invention provides a recombinant plant expression vector comprising a specific expression promoter early in the flowering stage of the present invention.

본 발명의 꽃 발달단계 중 초기단계 특이적 발현 벡터는 외래 유전자를 도입한 식물체 내에서 일시적으로 발현시킬 수 있는 일시적 (transient) 발현 벡터 및 외래 유전자를 도입한 식물체에서 영구적으로 발현시킬 수 있는 식물 발현 벡터로 사용할 수 있다.The early stage specific expression vector of the flower development stage of the present invention is a transient expression vector that can be temporarily expressed in a plant into which a foreign gene is introduced and a plant expression that can be permanently expressed in a plant to which a foreign gene is introduced. Can be used as a 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, heterologous peptide or heterologous nucleic acid. The recombinant cell can express a gene or a gene fragment that is not found in the natural form of the cell in one of the sense or antisense form. In addition, the recombinant cell can express a gene found in a cell in its natural state, but the gene has been re-introduced into the cell by an artificial means as modified.

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), nucleic acid molecule, which is transferred into a cell. The vector replicates the DNA and can be independently regenerated in the host cell. The term "carrier" is often used interchangeably with "vector ". The term "expression vector" means a recombinant DNA molecule comprising a desired coding sequence and a suitable nucleic acid sequence necessary for expressing 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 이용될 수 있는 바이너리 벡터는 아그로박테리움 튜머파시엔스 (Agrobacterium tumefaciens)의 Ti 플라스미드와 함께 존재시 식물체를 형질전환시킬 수 있는 T-DNA의 RB (right border)과 LB (left border)을 함유하는 어떤 바이너리 벡터도 될 수 있으나, 바람직하게는 당업계에서 자주 사용되는 pBI101 (Cat#: 6018-1, Clontech, 미국), pBIN19 (Genbank 수탁번호 U09365), pBI121, pCAMBIA 벡터 등을 사용하는 것이 좋다. 본 발명에 따른 유전자를 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.A preferred example of a plant expression vector is a Ti-plasmid vector that is capable of transferring a so-called T-region into a plant cell when it is present in a suitable host such as Agrobacterium tumefaciens. Another type of Ti-plasmid vector (see EP 0 116 718 B1) is currently used to transfer hybrid DNA sequences to protoplasts from which 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. Binary vectors that can be used in the present invention are Agrobacterium tumerfaciens ( Agrobacterium) It can be any binary vector containing the right border (RB) and left border (LB) of T-DNA, which can be transformed when present with the Ti plasmid of tumefaciens ), but is preferably used frequently in the art. PBI101 (Cat #: 6018-1, Clontech, USA), pBIN19 (Genbank Accession No. U09365), pBI121, pCAMBIA vectors, and the like, are preferably used. Other suitable vectors that can be used to introduce the genes 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 may be particularly advantageous when it is difficult to transform the plant host properly.

발현 벡터는 바람직하게는 하나 이상의 선택성 마커를 포함한다. 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 (phosphinotricin)과 같은 제초제 저항성 유전자, 카나마이신, G418, 블레오마이신 (Bleomycin), 하이그로마이신 (hygromycin), 클로람페니콜 (chloramphenicol)과 같은 항생제 내성 유전자가 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The expression vector preferably comprises one or more selectable markers. The marker is typically a nucleic acid sequence having a property that can be selected by a chemical method, and includes all genes capable of distinguishing a transformed cell from a non-transformed cell. Examples include herbicide resistance genes such as glyphosate or phosphinotricin, antibiotic resistance genes such as kanamycin, G418, bleomycin, hygromycin, and chloramphenicol. However, the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 구현 예에 따른 식물 발현 벡터에서, 터미네이터는 통상의 터미네이터를 사용할 수 있으며, 그 예로는 노팔린 신타아제 (NOS), 벼 α-아밀라아제 RAmy1 A 터미네이터, 파세올린 (phaseoline) 터미네이터, 아그로박테리움 튜머파시엔스의 옥토파인 (Octopine) 유전자의 터미네이터 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the plant expression vector according to an embodiment of the present invention, the terminator may use a conventional terminator, such as nopalin synthase (NOS), rice α-amylase RAmy1 A terminator, phaseoline terminator, agro Terminators of the octopine gene of Bacterium tumerfaciens, but are not limited thereto.

본 발명의 일 구현 예에 따른 재조합 식물 발현 벡터에서, 상기 식물 발현 벡터는 본 발명의 프로모터의 하류 (downstream)에 목적 단백질을 암호화하는 외래 유전자를 작동가능하게 연결시켜 제조된 것일 수 있다. 본 발명에서, "작동가능하게 연결된"은 이종 단백질을 발현하기 위한 단위로서 기능하는 발현 카세트의 성분을 말한다. 예를 들면, 단백질을 코딩하는 이종 DNA에 작동가능하게 연결된 프로모터는 이종 DNA에 해당하는 기능적 mRNA의 생산을 촉진한다.In a recombinant plant expression vector according to an embodiment of the present invention, the plant expression vector may be prepared by operably linking a foreign gene encoding a target protein downstream of the promoter of the present invention. In the present invention, "operably linked" refers to a component of an expression cassette that functions as a unit for expressing a heterologous protein. For example, a promoter operably linked to a heterologous DNA encoding a protein promotes the production of a functional mRNA corresponding to a heterologous DNA.

상기 목적 단백질은, 모든 종류의 단백질일 수 있으며, 예컨대 효소, 호르몬, 항체, 사이토카인 등의 의학적 활용성이 있거나, 사람을 포함한 동물의 건강을 증진시킬 수 있는 영양성분을 다량 축적할 수 있는 단백질 및 셀룰로오스를 분해할 수 있는 효소이나, 이에 한정되는 것은 아니다. The protein of interest may be any kind of protein, for example, a protein that has a medical utility such as enzymes, hormones, antibodies, cytokines, or the like, and may accumulate a large amount of nutrients that may enhance the health of animals including humans. And enzymes capable of decomposing cellulose, but are not limited thereto.

또한, 본 발명은 본 발명의 꽃 발달단계 중 초기단계 특이적 식물 발현 벡터로 형질전환된 대장균(E. coli) 또는 아그로박테리움 튜머파시엔스 (Agrobacterium tumefaciens)를 제공한다.In addition, the present invention is E. coli or Agrobacterium tumerfaciens ( Agrobacterium ) transformed with a specific plant expression vector in the early stage of the flower development stage of the present invention tumefaciens .

또한, 본 발명은 상기 재조합 식물 발현 벡터로 식물 세포를 형질전환하는 단계; 및In addition, the present invention comprises the steps of transforming plant cells with the recombinant plant expression vector; And

상기 형질전환된 식물 세포로부터 형질전환 식물을 재분화하는 단계를 포함하는 외래 유전자를 꽃 발달단계 중 초기단계 특이적으로 발현시키는 형질전환 식물체의 제조 방법을 제공한다.It provides a method for producing a transgenic plant that specifically expresses the foreign gene, including the step of re-differentiating the transgenic plant from the transformed plant cell early in the flower development stage.

본 발명의 방법은 본 발명에 따른 재조합 식물 발현 벡터로 식물 세포를 형질전환하는 단계를 포함하는데, 식물의 형질전환은 DNA를 식물에 전이시키는 임의의 방법을 의미한다. 그러한 형질전환 방법은 반드시 재생 및(또는) 조직 배양기간을 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 현미 주사법 (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 매개 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. 또한, 본 발명의 방법은 상기 형질전환된 식물 세포로부터 형질전환 식물을 재분화하는 단계를 포함한다. 형질전환 식물 세포로부터 형질전환 식물을 재분화하는 방법은 당업계에 공지된 임의의 방법을 이용할 수 있다.The method of the present invention comprises the step of transforming plant cells with the recombinant plant expression vector according to the present invention, wherein the transformation of the plant means any method of transferring DNA to the plant. Such transformation methods do not necessarily have a regeneration and / or tissue culture period. Transformation of plant species is now common for plant species, including both terminal plants as well as dicotyledonous plants. In principle, any transformation method can be used to introduce the hybrid DNA according to the present invention into suitable progenitor cells. The method is based on the 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) (Shillito RD et al., 1985 Bio / Technol. 3, 1099-1102), microinjection into plant elements (Crossway A. et al., 1986, Mol. Gen. Genet. 202,179-185 (Klein et al., 1987, Nature 327, 70), the infiltration of plants or the transformation of mature pollen or vesicles into Agrobacterium tumefaciens Infection by non-integrative viruses (EP 0 301 316), and the like. A preferred method according to the present invention comprises Agrobacterium mediated DNA delivery. Particularly preferred is the use of so-called binary vector techniques as described in EP A 120 516 and U.S. Pat. No. 4,940,838. In addition, the method of the present invention comprises regenerating a transgenic plant from the transformed plant cell. Any of the methods known in the art can be used for regeneration of transgenic plants from transgenic plant cells.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 형질전환 식물체의 제조 방법에 의해 제조된 외래 유전자가 꽃 발달단계 중 초기단계 특이적으로 발현되는 형질전환 식물체 및 이의 종자를 제공한다.In addition, the present invention provides a transgenic plant and seeds thereof, wherein the foreign gene produced by the method for producing a transgenic plant according to the present invention is specifically expressed at an early stage of the flower development stage.

본 발명의 꽃 발달단계 중 초기단계 특이적 식물 발현 벡터에 재조합된 상기 외래 유전자는 벼 꽃 발달단계 중 초기단계에서 발현을 원하는 어떤 유전자도 될 수 있으며, 본 발명의 꽃 발달단계 중 초기단계 특이적 발현 벡터에서 상기 프로모터의 뒤에 위치하며 필요에 따라 리포터 유전자와 융합되어 발현될 수도 있다. 상기 재조합된 꽃 발달단계 중 초기단계 특이적 발현 벡터를 식물체에 형질전환시키는 방법은 전술한 바와 같이 실시할 수 있다.The foreign gene recombined in the early stage specific plant expression vector of the flower development stage of the present invention may be any gene desired to be expressed in the early stage of the rice flower development stage, the early stage specific of the flower development stage of the present invention It is located behind the promoter in an expression vector and may be expressed by fusion with a reporter gene as necessary. The method of transforming a plant with an early stage specific expression vector among the recombinant flower development stages may be carried out as described above.

본 발명의 상기 식물체는 벼, 밀, 보리, 옥수수, 대두, 감자, 밀, 팥, 귀리 및 수수로 이루어진 군에서 선택된 식량 작물류; 애기장대, 배추, 무, 고추, 딸기, 토마토, 수박, 오이, 양배추, 참외, 호박, 파, 양파 및 당근으로 이루어진 군에서 선택된 채소 작물류; 인삼, 담배, 목화, 참깨, 사탕수수, 사탕무, 들깨, 땅콩 및 유채로 이루어진 군에서 선택된 특용 작물류; 사과나무, 배나무, 대추나무, 복숭아, 양다래, 포도, 감귤, 감, 자두, 살구 및 바나나로 이루어진 군에서 선택된 과수류; 장미, 글라디올러스, 거베라, 카네이션, 국화, 백합 및 튤립으로 이루어진 군에서 선택된 화훼류; 및 라이그라스, 레드클로버, 오차드그라스, 알팔파, 톨페스큐 및 페레니얼라이그라스로 이루어진 군에서 선택된 사료 작물류일 수 있다. 바람직하게는 상기 식물체는 벼, 보리, 밀, 호밀, 옥수수, 사탕수수, 귀리 및 양파로 이루어진 군에서 선택되는 단자엽 식물일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 식물체는 벼일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The plant of the present invention is a food crop selected from the group consisting of rice, wheat, barley, corn, soybeans, potatoes, wheat, red beans, oats and sorghum; Vegetable crops selected from the group consisting of Arabidopsis, cabbage, radish, red pepper, strawberry, tomato, watermelon, cucumber, cabbage, melon, squash, onions, onions and carrots; Ginseng, tobacco, cotton, sesame, sugar cane, sugar beet, perilla, peanut and rapeseed; Apple trees, pears, jujubes, peaches, sheep grapes, grapes, citrus fruits, persimmons, plums, apricots and banana; Roses, gladiolus, gerberas, carnations, chrysanthemums, lilies and tulips; And fodder crops selected from the group consisting of lygragrass, redclover, orchardgrass, alfalfa, tolsfeque and perennial lygragrass. Preferably, the plant may be a monocotyledonous plant selected from the group consisting of rice, barley, wheat, rye, corn, sugar cane, oats and onions, and more preferably, the plant may be rice, but is not limited thereto.

또한, 본 발명은 벼 유래의 각 유전자의 3'-말단에서 5' 방향으로 30bp씩 이동하는 60bp 길이의 10개의 프로브를 디자인하여 마이크로어레이에 고정시켜 벼 3' 타일링 (Tiling) 300k 마이크로어레이를 제조하는 단계;In addition, the present invention designed 10 probes of 60bp length moving 30bp in the 5 'direction at the 3'- end of each gene derived from rice and fixed to a microarray to prepare a rice 3' Tiling 300k microarray Making;

벼 조직별로 분리한 RNA를 주형으로 하여 cDNA를 합성한 후 상기 제조된 마이크로어레이에 혼성화시키는 단계;Synthesizing cDNA using RNA isolated as a template for each rice plant, and then hybridizing the synthesized cDNA with the prepared microarray;

상기 혼성화 결과에 기초하여 다른 조직에 비해 꽃 발달단계 중 초기단계 특이적으로 발현하는 유전자를 동정하는 단계; 및Identifying genes that are specifically expressed in the early stages of flower development compared to other tissues based on the hybridization results; And

상기 동정된 유전자의 프로모터를 분리하는 단계를 포함하는 꽃 발달단계 중 초기단계 조직 특이적 프로모터의 분리 방법을 제공한다.Provided is a method for separating tissue-specific promoters at an early stage of flower development, including separating the promoters of the identified genes.

본 발명의 벼 3' 타일링 300k 마이크로어레이에 있어서, "타일링 300k 마이크로어레이"란 기판 상에 60bp 길이의 300,000개 올리고뉴클레오티드 프로브가 고정화되어 있는 마이크로어레이를 의미한다. "타일링 마이크로어레이"는 전체 관심 유전체 영역의 완전한 또는 거의 완전한 제시를 제공하도록 설계된 중첩 올리고뉴클레오티드를 포함하는 마이크로어레이 방법이다. 타일링 마이크로어레이의 경우 게놈 상의 센스 사슬과 안티센스 사슬 모두에 대한 프로브를 등간격의 타일 위에 배치하는 방식을 사용하여, 신규 유전자의 동정 및 구조를 유추하는 것이 가능함은 물론 유전자의 발현량의 변화를 비롯한 구조 변화를 해석할 수 있으며, 안티센스 전사 산물 및 선택적인 스플라이싱의 해석도 가능하다.In the rice 3 ′ tiling 300k microarray of the present invention, “tiling 300k microarray” refers to a microarray in which 300,000 oligonucleotide probes of 60 bp in length are immobilized on a substrate. A "tiling microarray" is a microarray method that includes overlapping oligonucleotides designed to provide a complete or nearly complete presentation of the entire region of interest dielectric. In the case of a tiling microarray, it is possible to deduce the identification and structure of a novel gene by using a method in which probes for both the sense strand and the antisense strand on the genome are arranged on the tiles of equal intervals, Structural changes can be analyzed, and analysis of antisense transcription products and selective splicing is also possible.

본 발명의 마이크로어레이에 있어서, "마이크로어레이"란 기판 상에 올리고뉴클레오티드 (또는 본 발명의 프로브)의 그룹이 높은 밀도로 고정화되어 있는 것으로서, 상기 올리고뉴클레오티드 그룹은 각각 일정한 영역에 고정화되어 있는 마이크로어레이를 의미한다. 마이크로어레이는 칩과 상호 교환하여 사용할 수 있다. 이러한 마이크로어레이는 당업계에 잘 알려져 있다. 마이크로어레이에 관하여는 예를 들면, 미국특허 제5,445,934호 및 제5,744,305호에 개시되어 있다. 상기 올리고뉴클레오티드 프로브 세트에 대하여는 상기 기재한 바와 같다.In the microarray of the present invention, a "microarray" is a group of oligonucleotides (or probes of the present invention) immobilized at a high density on a substrate, and each of the oligonucleotide groups is immobilized in a predetermined region. Means. Microarrays can be used interchangeably with chips. Such microarrays are well known in the art. Microarrays are described, for example, in U.S. Patent Nos. 5,445,934 and 5,744,305. The oligonucleotide probe set is as described above.

본 발명에 정의된 용어 "기판"은 혼성화 특성을 보유하고, 혼성화의 배경 수준이 낮게 유지되는 조건하에 올리고뉴클레오티드 프로브가 커플링될 수 있는 임의의 기판을 말한다. 통상적으로, 상기 기판은 미세역가 (microtiter) 플레이트, 막 (예를 들면, 나일론 또는 니트로셀룰로오스) 또는 미세구 (비드) 또는 칩일 수 있다. 막에 적용 또는 고정 전에, 핵산 프로브를 변형시켜 고정화를 촉진시키거나 혼성화 효율을 개선시킬 수 있다. 상기 변형은 단독중합체 테일링 (homopolymer tailing), 지방족기, NH2 기, SH 기 및 카르복실기와 같은 상이한 반응성 작용기와의 커플링, 또는 바이오틴, 합텐 또는 단백질과의 커플링을 포함할 수 있다.The term "substrate" as defined in the present invention refers to any substrate that has hybridization properties and under which oligonucleotide probes can be coupled under conditions where the background level of hybridization is kept low. Typically, the substrate can be a microtiter plate, a film (e.g., nylon or nitrocellulose) or a microsphere (bead) or chip. Before application or fixation to the membrane, the nucleic acid probe may be modified to promote immobilization or improve hybridization efficiency. Such modifications may include homopolymer tailing, coupling with different reactive functional groups such as aliphatic groups, NH 2 groups, SH groups and carboxyl groups, or coupling with biotin, hapten or protein.

본 발명에 정의된 용어 "혼성화"는 사실상 상동인 상보적인 뉴클레오티드 서열이 서로 어닐링하는 과정이다. 혼성화 과정은 전적으로 용액 내에서, 즉 상보적인 두 핵산이 용액 내에 있을 때 일어날 수 있다. 혼성화 과정은 또한 상보적인 핵산의 하나가 자성 비드, Sepharose 비드 또는 어떤 다른 수지 (resin) 같은 기질에 고정되었을 때도 일어날 수 있다. 혼성화 과정은 더욱이 상보적인 핵산 중의 하나가 니트로셀룰로오스 또는 나일론 막 같은 고체 지지체에 고정되었거나 또는 사진석판술에 의하여 규산질의 유리 지지체 (핵산 어레이, 마이크로어레이 또는 핵산 칩이라 알려짐)에 고정되었을 때에도 일어날 수 있다. 혼성화가 일어나게 하기 위하여, 핵산분자는 일반적으로 열적으로 또는 화학적으로 변성되어 이중 가닥을 2개의 단일가닥으로 녹이고/녹이거나 단일 가닥 핵산으로부터 헤어핀 또는 기타 이차 구조를 제거한다. 당업자는 혼성화 중에 변할 수 있는, 그리고 혼성화가 일어날 수 있는 조건을 유지하거나 바꾸는 다양한 매개변수를 인식하고 있다.The term "hybridization", as defined herein, is the process by which complementary nucleotide sequences that are substantially homologous anneal to each other. The hybridization process can occur entirely in solution, ie when two complementary nucleic acids are in solution. The hybridization process can also occur when one of the complementary nucleic acids is immobilized on a substrate such as magnetic beads, Sepharose beads or some other resin. The hybridization process may also occur when one of the complementary nucleic acids is immobilized on a solid support such as a nitrocellulose or nylon membrane or fixed on a siliceous glass support (known as a nucleic acid array, microarray or nucleic acid chip) by photolithography . To allow hybridization to occur, nucleic acid molecules are generally thermally or chemically modified to dissolve the double strand into two single strands and / or to remove hairpins or other secondary structures from the single stranded nucleic acid. Those skilled in the art are aware of various parameters that can vary during hybridization and maintain or change the conditions under which hybridization can occur.

또한 혼성화의 특이성은 전형적으로 혼성화 후 세척 기능에 의존한다. 비특이적 혼성화로 생기는 백그라운드를 제거하기 위하여, 시료를 묽은 염 용액으로 세척한다. 이런 세척의 결정적인 요인은 최종 세척액의 이온 강도 및 온도를 포함한다. 당업자는 세척 중에 변할 수 있는, 그리고 혼성화가 일어나는 조건을 유지하거나 바꾸는 다양한 매개변수를 인식하고 있다. Also, the specificity of the hybridization typically depends on the post-hybridization wash function. To remove the background caused by nonspecific hybridization, the samples are washed with dilute salt solution. A crucial factor in such cleaning includes the ionic strength and temperature of the final wash. Those skilled in the art are aware of various parameters that can change during cleaning and maintain or change the conditions under which hybridization occurs.

혼성화가 일어나는 조건의 수준을 결정하기 위해서는 [Sambrook 등 (2001) Molecular Cloning: laboratory manual, 3rdEdition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, CSH, New York 또는 to Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, N.Y. (1989, 매년 개정됨)]을 참조하면 된다.In order to determine the level of hybridization conditions [Sambrook et al. (2001) Molecular Cloning: laboratory manual, 3 rd Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, CSH, New York or to Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & (1989, revised annually)].

본 발명의 방법에 있어서, 상기 마이크로어레이에 혼성화시키는 cDNA와 같은 합성된 핵산 시료는 검출가능한 표지 물질로 표지될 수 있다. 본 발명의 구현 예에서, 상기 표지 물질은 형광, 인광 또는 방사성을 발하는 물질일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 바람직하게는, 상기 표지 물질은 Cy3 또는 Cy5일 수 있으며, 가장 바람직하게는 Cy3이다. 제1가닥 cDNA 합성시 프라이머의 5'-말단에 Cy3 또는 Cy5를 표지하여 합성을 수행하면 표적 서열이 검출가능한 형광 표지 물질로 표지될 수 있다. 또한, 방사성 물질을 이용한 표지는 제1가닥 cDNA 합성시 32P 또는 35S 등과 같은 방사성 동위원소를 반응액에 첨가하면 합성 산물이 합성되면서 방사성이 합성 산물에 혼입되어 합성 산물이 방사성으로 표지될 수 있다.In the method of the present invention, a synthesized nucleic acid sample such as cDNA to be hybridized to the microarray can be labeled with a detectable labeling substance. In an embodiment of the present invention, the labeling material may be a fluorescent, phosphorescent or radioactive substance, but is not limited thereto. Preferably, the labeling material may be Cy3 or Cy5, and most preferably Cy3. When the first strand cDNA is synthesized by labeling Cy3 or Cy5 at the 5'-end of the primer, the target sequence can be labeled with a detectable fluorescent labeling substance. When the radioactive isotope such as 32 P or 35 S is added to the reaction solution during the synthesis of the first strand cDNA, the synthetic product is synthesized and radioactive is incorporated into the synthesized product so that the synthesized product can be labeled with radioactivity have.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 상기 프로모터는 서열번호 1의 염기서열로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the method according to one embodiment of the present invention, the promoter may consist of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, but is not limited thereto.

또한, 본 발명은 벼 유래의 각 유전자의 3'-말단에서 5' 방향으로 30bp씩 이동하는 60bp 길이의 10개의 디자인된 프로브 및 선별 마커 유전자 프로브를 포함하는 300,000개의 프로브가 고정화되고, 벼 꽃 발달단계 중 초기단계 특이적 프로모터의 분리에 이용되는 벼 3' 타일링 (Tiling) 300k 마이크로어레이를 제공한다. 상기 마이크로어레이는 벼 유래의 각 유전자당 10개의 프로브가 고정화되어 있어 대략 280,000개 정도의 프로브가 고정화되고, 추가로 미토콘드리아 (123개), 엽록체 (74개), 형질전환체의 마커로서 Gus, GFP, Bar, Kan, Hyg 등의 5가지 유전자에 대해서 3-6개의 프로브가 제작되어 세포 내 기관들의 유전자 발현 변화와 형질전환체가 직접적으로 유전자를 발현하는지 검증할 수 있게 하였다. 따라서, 총 300,000개 정도의 프로브가 고정화되어 있어 명칭을 300k 마이크로어레이로 명명하였다.In addition, the present invention is immobilized 300,000 probes including 10 designed probes of 60bp length and selection marker gene probes moving 30bp in the 5 'direction at the 3'-end of each gene derived from rice, and the rice flower development Rice 3 'Tiling 300k microarrays used for isolation of early specific promoters during the phases are provided. The microarray is immobilized with 10 probes for each gene derived from rice, so that approximately 280,000 probes are immobilized, and further, mitochondria (123), chloroplasts (74), and markers of transformants, Gus and GFP. Three to six probes were constructed for five genes, Bar, Kan, and Hyg, to verify the gene expression changes in organs and whether the transformant expressed the gene directly. Therefore, a total of about 300,000 probes are immobilized, which is called 300k microarray.

상기 마이크로어레이는 벼 조직 특이적 프로모터, 바람직하게는 벼 꽃 발달단계 중 초기단계 특이적 프로모터, 더욱 바람직하게는 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 프로모터의 분리에 이용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
The microarray may be used for separation of a rice tissue specific promoter, preferably an early specific promoter of a rice flower development stage, and more preferably a promoter consisting of a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, but is not limited thereto.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

실험 재료 및 방법Materials and Methods

1. 꽃 발달단계 중 초기단계 준비1. Preparing for the early stages of flower development

종자를 화분에 심은 후 약 60일 후에 성장시기별로 벼의 꽃을 크기로 구별하였다. 수정 전의 꽃은 잎집에 싸여있으며, 꽃의 크기별로 0-3cm (P1cm), 8-15cm (P8cm), 20-22cm (P20cm), 22cm 이상 (P22cm)으로 구분하여 샘플링하였다. 대조구로 2주 성장한 잎과 뿌리를 구분하여 샘플링하였다.
About 60 days after planting the seeds, the flowers of the rice were distinguished by the growth period. The flowers before fertilization were wrapped in leaf sheaths and sampled by the size of the flowers divided into 0-3cm (P1cm), 8-15cm (P8cm), 20-22cm (P20cm), and 22cm or more (P22cm). As a control, the leaves and roots grown for 2 weeks were sampled separately.

2. 2. 마이크로어레이Microarray 실험 Experiment

1) 칩 1) chip 타겟target 디자인 design

슬라이드 위에서 직접 DNA를 합성하는 방법으로 60 - 100mer 까지 제작가능하게 되었다. 현재까지 벼 염색체에 있어서 가장 정확한 애노테이션 (annotation) 정보를 가지고 있는 IRGSP Pseudomolecule v.5 (이하 v.5)을 이용하여 프로브를 제작하였다. 이 v.5는 총 길이 cDNA 라이브러리에서 온 24,209개, 예측 프로그램에 기반을 둔 5180개의 정보를 가지고 있으며 총 29,389개의 정보가 수록되어 있다. 이들 유전자를 60 bp 단위로 끊어서 NCBI의 BLAST 알고리즘으로 각 유전자 간의 유사성을 조사한 결과, 3' 방향과 UTR (untranslated region)에서의 유전자 상호 간의 염기 서열상의 유사성이 제일 적고 고유성 (Uniqness)이 높은 결과가 나타났다 (데이터 미제시). 이런 결과를 토대로 벼 유래의 각 유전자 (27,647개) 당 ORF 3' 방향 60 bp에서 시작하여 30 bp씩 옮겨가면서 60 bp 길이의 프로브 (probe) 10개를 디자인하여 274,664개의 프로브를 제작하였다. 이 칩은 벼 3' 타일링 300k 마이크로어레이 (Rice 3_Prime Tiling 300k MicroArray)라고 명명하였다 (도 1). 또한 미토콘드리아 (123개), 엽록체 (74개), 형질전환체의 마커로서 Gus, GFP, Bar, Kan, Hyg 등의 5가지 유전자에 대해서 3-6개의 프로브가 제작되어 세포 내 기관들의 유전자 발현 변화와 형질 전환체가 직접적으로 유전자를 발현하는지 검증할 수 있게 하였다.
By synthesizing DNA directly on the slide, 60 - 100mer can be produced. To date, probes have been constructed using IRGSP Pseudomolecule v.5 (v.5), which has the most accurate annotation information on the chromosome of rice. This v.5 has 24,209 total length cDNA libraries and 5180 pieces of information based on the prediction program, totaling 29,389 pieces. These genes were cut by 60 bp and examined for similarity between genes by NCBI's BLAST algorithm. The results showed the least similarity and the highest uniqness between the genes in 3 'direction and UTR (untranslated region). (Data not shown). Based on these results, 274,664 probes were prepared by designing 10 probes having a length of 60 bp, starting at 60 bp in the ORF 3 'direction and shifting by 30 bp for each rice-derived gene (27,647). This chip was named Rice 3 'Prime Tiling 300k MicroArray (FIG. 1). In addition, 3 to 6 probes were constructed for 5 genes including mitochondria (123), chloroplasts (74), and Gus, GFP, Bar, and Hyg as markers of transformants. And that the transgenes directly express the genes.

2) 2) 마이크로어레이Microarray 실험과정 Experimental course

벼의 캘러스에서 얻어진 시료를 액체질소로 얼린 다음, 막자사발을 이용하여 마쇄시킨 후, 그 부피의 2/3에 해당하는 TRI reagent (MRC, USA)를 첨가했다. 상온에서 시료와 TRI reagent를 완전히 섞은 후 5분간 반응시켰다. 4℃에서 2,800 g로 5분간 원심분리한 후 상등액을 취하고, 얻어진 상등액의 3/5에 해당하는 양의 클로로포름을 첨가한 후 잘 섞었다. 4℃에서 7,600 g로 15분간 원심분리한 후 상등액을 취하고, 1/5에 해당하는 5M NaCl을 첨가하여 천천히 섞었다. 이전에 취한 상등액에 동량의 이소프로필 알코올을 첨가한 후, 천천히 섞어주고, 상온에서 10분간 반응시켰다. 4℃에서 7,600 g으로 10분간 원심분리한 후, 상등액을 제거하고, -20℃에 보관된 75% 에틸 알코올 10 ㎖을 첨가하여 4℃에서 10,000 g로 5분간 원심분리한 후 RNA 펠렛을 취했다. 상온에서 5분간 방치하여 잔여 에틸 알코올을 증발시킨 다음 1% DEPC로 처리된 물 200 ㎕에 RNA를 녹였다.The sample obtained from calli of rice was frozen with liquid nitrogen, ground with a mortar and then TRI reagent (MRC, USA) corresponding to 2/3 of the volume was added. After mixing the sample and TRI reagent completely at room temperature and reacted for 5 minutes. After centrifugation at 2,800 g at 4 ° C for 5 minutes, the supernatant was taken, chloroform was added in an amount corresponding to 3/5 of the supernatant obtained, and the mixture was mixed well. After centrifugation at 7,600 g at 4 ° C for 15 minutes, the supernatant was taken and added with 1/5 of 5M NaCl and mixed slowly. The same amount of isopropyl alcohol was added to the supernatant previously taken, then slowly mixed and reacted at room temperature for 10 minutes. After centrifugation at 7,600 g at 4 DEG C for 10 minutes, the supernatant was removed, 10 mL of 75% ethyl alcohol stored at -20 DEG C was added, centrifuged at 10,000 g for 5 minutes at 4 DEG C, and RNA pellet was taken. After allowing to stand at room temperature for 5 minutes to evaporate the remaining ethyl alcohol, RNA was dissolved in 200 μl of water treated with 1% DEPC.

단일 가닥 cDNA를 합성하기 위해 10 ㎕ 총 RNA (10 ㎍) 수용액에 1 ㎕의 Oligo dT-primer (Invitrogen, USA)를 넣어 주고, 70℃에서 10분간 반응시킨 후, 얼음에서 5분간 반응시켰다. 각 시료에 4 ㎕ 5X First strand buffer (Invitrogen, USA), 1 ㎕ 10 mM dNTP mix, 2 ㎕ 0.1 M 디티오트레이톨 (DTT), 2 ㎕ SuperscriptII RT enzyme (Invitogen, USA)을 넣어준 후, 42℃에서 1시간 동안 반응시켰다. 91 ㎕ DEPC로 처리된 물, 30 ㎕ 5X Second strand buffer (Invitrogen, USA), 3 ㎕ 10 mM dNTP mix, 1 ㎕ 10 U/㎕ DNA 리가아제 (Invitrogen, USA), 4 ㎕ 10 U/㎕ DNA 폴리머라아제 I (Invitrogen, USA), 1 ㎕ 2U/㎕ RNase H (Invitrogen, USA)를 각 시료에 넣은 후, 16℃에서 2시간 동안 반응시켰다. 이어서 2 ㎕ 5 U/㎕ T4 DNA 폴리머라아제를 넣은 후, 16℃에서 2시간 동안 반응시켰고, 10 ㎕ 0.5 M EDTA를 넣어 반응을 정지시켰다. 합성된 이중 가닥 cDNA 용액에 1 ㎕ 10 mg/㎖ RNase A를 넣은 후 37℃에서 10분 동안 반응시켰다. 반응하는 동안 Maxtract HighDensity 튜브 (QIAGEN, USA)를 15,800 g에서 2분 동안 원심분리하고, 90 ㎕ 페놀과 90 ㎕ 클로로포름을 넣은 후, 1분 동안 완전히 섞어주었다. 각 시료들을 모두 Maxtract HighDensity 튜브에 옮긴 후, 15,800 g에서 5분 동안 원심분리했다. 상등액을 새 1.5 ㎖ 튜브로 옮긴 후 16.5 ㎕ 7.5 M 암모늄 아세테이트를 넣고 잘 섞었다. 326 ㎕의 -20℃ 보관 100% 에틸 알코올을 더하고, 4℃에서 15,800 g로 20분간 원심분리한 후 상등액을 제거하였다. 이어서 500 ㎕의 -20℃ 보관 70% 에틸 알코올 10 ㎖을 더하고, 4℃에서 15,800 g로 5분간 원심분리한 후 상등액을 제거하여 cDNA 펠렛을 취했다. 상온에서 5분간 Speed Vac (eppendoff, USA)을 이용하여 잔여 에틸 알코올을 증발시킨 다음 10 ㎕의 RNase가 없는 물을 넣었다. cDNA에 형광표지를 하기 위해 10 ㎕ cDNA (1 ㎍) 수용액에 40 ㎕ Cy3 9mer Random Primer (1 OD/42 ㎕, Sigma, USA)를 넣고, 98℃에서 10분간 반응시킨 후, 얼음에서 10분간 반응시켰다. 각 시료에 10 ㎕ 10X Klenow Fragment buffer (Takara, Japan), 10 ㎕ 3.5 U/㎕ Klenow, 10 ㎕ 50X dNTP mix (10 mM)를 넣어준 후, 37℃에서 2시간 동안 반응시켰다. 10 ㎕ 0.5M EDTA를 넣어 반응을 멈추고, 11.5 ㎕ 5M NaCl를 넣고 잘 섞었다. 110 ㎕ 100% 이소프로필 알코올을 더하고, 암실에서 10분 동안 반응시킨 후, 상온에서 15,800 g로 10분간 원심분리하여 상등액을 제거했다. 500 ㎕의 -20℃ 보관 70% 에틸 알코올을 더하고, 상온에서 15,800 g로 2분간 원심분리한 후 상등액을 제거하여 DNA 펠렛을 취했다. 상온에서 5분간 Speed Vac (eppendoff, USA)을 이용하여 잔여 에틸 알코올을 증발시킨 다음 13 ㎕의 RNase가 없는 물을 넣었다.To synthesize single-stranded cDNA, 1 μl of Oligo dT-primer (Invitrogen, USA) was added to 10 μl of total RNA (10 μg) aqueous solution, reacted at 70 ° C for 10 minutes, and reacted on ice for 5 minutes. To each sample, 4 μl of 5X First strand buffer (Invitrogen, USA), 1 μl of 10 mM dNTP mix, 2 μl of 0.1 M dithiothreitol (DTT) and 2 μl Superscript II RT enzyme (Invitogen, USA) Lt; 0 > C for 1 hour. 3 μl of 10 mM dNTP mix, 1 μl of 10 U / μl DNA ligase (Invitrogen, USA), 4 μl of 10 U / μl DNA polymer (Invitrogen, USA) (Invitrogen, USA) and 1 μl of 2 U / μl of RNase H (Invitrogen, USA) were added to each sample and reacted at 16 ° C for 2 hours. Subsequently, 2 쨉 l of 5 U / T T4 DNA polymerase was added and reacted at 16 째 C for 2 hours, and 10 쨉 l 0.5 M EDTA was added to stop the reaction. 1 μl of 10 mg / ml RNase A was added to the synthesized double-stranded cDNA solution, followed by reaction at 37 ° C for 10 minutes. During the reaction, Maxtract HighDensity tubes (QIAGEN, USA) were centrifuged at 15,800 g for 2 minutes, 90 페 phenol and 90 클로 chloroform were added and mixed thoroughly for 1 minute. Each sample was transferred to a Maxtract HighDensity tube and centrifuged at 15,800 g for 5 minutes. The supernatant was transferred to a new 1.5 ml tube and 16.5 μl 7.5 M ammonium acetate was added and mixed well. 326 μl of stored at -20 ° C. 100% ethyl alcohol was added, centrifuged at 15,800 g for 20 minutes at 4 ° C., and the supernatant was removed. Next, 500 μl of 70% ethyl alcohol (10 ml) stored at -20 ° C was added and centrifuged at 15,800 g for 5 minutes at 4 ° C. The supernatant was removed to obtain cDNA pellet. The remaining ethyl alcohol was evaporated using a Speed Vac (eppendoff, USA) for 5 minutes at room temperature, and then 10 μl of RNase-free water was added. In order to fluorescently label the cDNA, 40 μl Cy3 9-mer Random Primer (1 OD / 42 μl, Sigma, USA) was added to 10 μl cDNA (1 μg) in water and reacted at 98 ° C for 10 minutes. . 10 μl of 10 × Klenow Fragment buffer (Takara, Japan), 10 μl of 3.5 U / μl Klenow and 10 μl of 50 × dNTP mix (10 mM) were added to each sample, followed by reaction at 37 ° C. for 2 hours. 10 μl of 0.5 M EDTA was added to stop the reaction, and 11.5 μl of 5 M NaCl was added and mixed well. 110 μl of 100% isopropyl alcohol was added, and the reaction was performed in a dark room for 10 minutes. Then, the supernatant was removed by centrifugation at 15,800 g for 10 minutes at room temperature. 500 μl of -20 ° C storage 70% ethyl alcohol was added, centrifuged at 15,800 g for 2 minutes at room temperature, and the supernatant was removed to take the DNA pellet. The remaining ethyl alcohol was evaporated using a Speed Vac (eppendoff, USA) for 5 minutes at room temperature, and then 13 μl of RNase-free water was added.

마이크로어레이는 MAUI Mixer SL type (BioMicro Systems Inc. USA)으로 덮은 후 42℃로 맞춰놓은 MAUI 혼성화 챔버 (BioMicro Systems Inc. USA)로 옮겼다. Cy3로 표지된 cDNA 용액 (15 ㎍)에 20 ㎕ 2X 혼성화 버퍼 (Genisphere Inc., Hatfield, USA), 8 ㎕의 RNase가 없는 물, 0.5 ㎕ 100 μM의 Cy3 CPK6 Oligo (Sigma, USA)를 넣었다. 95℃에서 5분간 반응시킨 후 즉시 42℃ MAUI 혼성화 챔버에 30초간 놓아둔 다음 마이크로어레이에 혼성화시킨 후 16-18시간 반응시켰다. 마이크로어레이에서 MAUI Mixer SL type을 제거한 후, 0.2% SDS, 0.2X SSC 용액에 2분, 0.2X SSC에서 1분, 0.05X SSC에 30초 동안 반응시키고, 마이크로어레이를 Array-Go-Round (NimbleGen, USA)로 1분 동안 원심분리했다. 과량의 형광물질이 제거된 마이크로어레이는 Genepix 4000B를 이용하여 5 ㎛ 해상도로 스캐닝했고 (Axon Instruments, USA), 데이터는 NimbleScan 4.0을 사용하여 추출했다. Cy3 밝기의 정규분포는 qqline에 의해 검증되었다. 이 데이터는 정규화시키고, 3차 스플라인 표준화 (cubic spline normalization)를 수행한 후 NimbleScan 4.0 내에 median polish 알고리즘을 이용한 RMA (Rubust multi-chip analysis)와 변위치를 사용하여 마이크로어레이 간의 시그널 변화를 조정했다 (Irizarry, 2003 Biostatistics. 4: 249-264).
The microarray was covered with MAUI Mixer SL type (BioMicro Systems Inc. USA) and transferred to a MAUI hybridization chamber (BioMicro Systems Inc. USA) set at 42 ° C. 20 μl of 2 × hybridization buffer (Genisphere Inc., Hatfield, USA), 8 μl of RNase free water and 0.5 μl of 100 μM of Cy3 CPK6 Oligo (Sigma, USA) were added to the Cy3 labeled cDNA solution (15 μg). After reacting at 95 ° C. for 5 minutes, it was immediately placed in a 42 ° C. MAUI hybridization chamber for 30 seconds, and then hybridized in a microarray and reacted for 16-18 hours. After removing the MAUI Mixer SL type from the microarray, react with 0.2% SDS, 0.2X SSC solution for 2 minutes, 0.2X SSC for 1 minute, and 0.05X SSC for 30 seconds.The microarray was array-go-round (NimbleGen , USA) for 1 minute. Microarrays with excess fluorescence removed were scanned at 5 μm resolution using Genepix 4000B (Axon Instruments, USA) and data were extracted using NimbleScan 4.0. Normal distribution of Cy3 brightness was verified by qqline. The data were normalized, cubic spline normalization was performed, and the signal changes between the microarrays were adjusted using Rubid multi-chip analysis (RMA) and median polish algorithm using NimbleScan 4.0 Irizarry, 2003 Biostatistics, 4: 249-264).

3) 3) GUSGUS 조직화학적 분석 Histochemical analysis

형질전환 종자 발아 후, 약 60일 후에 수분 전 꽃의 크기가 0-3cm 인 꽃을 GUS 조직화학적 분석을 위해 수집하였다. 형질전환되지 않은 종자도 앞서 기술한 크기의 꽃을 수집하여 대조구로 사용하였다.About 60 days after transgenic seed germination, flowers with a size of 0-3 cm before the pollination were collected for GUS histochemical analysis. Untransformed seeds were also collected as flowers of the size described above and used as controls.

발달 초기단계의 꽃 (실험군 및 대조구)은 상온에서 30분 동안 90% 아세톤에 유지시켰다. 염색 버퍼로 세정한 후에 염색 용액 (소듐 포스페이트 버퍼 0.1mM, pH 7.0, EDTA 10mM, Triton X-100 0.1%, K3Fe(CN)6 1mM, KFeCN 1mM 및 X-Gluc 2mM)에 침지했다. 더 효과적인 염색을 위해, 조직은 30분 동안 진공 침투시킨 후 37℃에서 밤새 반응시켰다. 염색 용액은 50% 에탄올로 조직이 깨끗해질 때까지 여러 번 세정하였고, 그 후 70% 에탄올을 넣고 4℃에서 오랫동안 보관하였다.
Flowers at the early stage of development (experimental and control) were maintained in 90% acetone for 30 minutes at room temperature. After washing with stain buffer, it was immersed in staining solution (sodium phosphate buffer 0.1 mM, pH 7.0, EDTA 10 mM, Triton X-100 0.1%, K 3 Fe (CN) 6 1 mM, KFeCN 1 mM, and X-Gluc 2 mM). For more effective staining, tissues were vacuum infiltrated for 30 minutes and then reacted overnight at 37 ° C. The staining solution was washed several times with 50% ethanol until the tissue was clear, then 70% ethanol was added and stored for a long time at 4 ℃.

실시예Example 1.  One. 마이크로어레이Microarray 분석 analysis

우선 꽃 발달단계 중 초기단계에서 발현이 높은 유전자들을 찾기 위해서 수정 전 꽃을 크기별로 샘플링하고, 벼 3' 타일링 300k 마이크로어레이를 이용하여 마이크로어레이 실험을 수행했다 (2번 반복). 또한 다른 조직과의 유전자 발현을 비교하기 위해서 잎 그리고 뿌리 조직에 대해서 실험 결과를 분석에 추가했다 (도 2). 마이크로어레이 실험을 통해 꽃 발달단계 중 크기 0-3cm인 시료에서 다른 조직에 비해 20,000 이상의 강도로 과발현되는 유전자 6개를 선발했다 (표 1).First, flowers were sampled by size before fertilization to find genes with high expression in the early stages of flower development, and microarray experiments were performed using a rice 3 'tiling 300k microarray (2 repetitions). In addition, experimental results were added to the leaf and root tissues in order to compare gene expression with other tissues (FIG. 2). In microarray experiments, six genes overexpressed at a intensity of 20,000 or more compared to other tissues were selected from a sample of size 0-3 cm during the stage of flower development (Table 1).

꽃 크기 0-3cm에서 20,000 이상의 강도(intensity)로 발현하는 유전자 목록List of genes expressing at least 20,000 intensity in flower size 0-3cm Rap2_noRap2_no P1cmP1cm P8cmP8cm P20cmP20cm P22cmP22cm leaf 뿌리Root Rap2_no_descRap2_no_desc Os03g0672400Os03g0672400 2308823088 53445344 36903690 44984498 13011301 81558155 보존된 추정 단백질Preserved Putative Protein Os05g0476200Os05g0476200 2462324623 65946594 40644064 51275127 17781778 71037103 DNA 복제 허가 인자 (licensing factor) MCM3 상동체 DNA replication permitting factor MCM3 homolog Os02g0699700Os02g0699700 2261422614 60596059 44604460 73327332 22422242 1206712067 DNA 토포아이소머라아제 타입IIDNA Topoisomerase Type II Os12g0636100Os12g0636100 3629236292 86518651 63066306 70827082 28612861 36723672 테트라트리코펩티드-유사 나선형 도메인 함유 단백질Tetratricopeptide-like Spiral Domain Containing Proteins Os05g0459400Os05g0459400 2896428964 72327232 48924892 63726372 39183918 93709370 키네신, 분자모터 단백질Kinesin, Molecular Motor Protein Os08g0538700Os08g0538700 2057920579 61716171 47734773 54485448 39283928 72157215 망막아세포종 연관 단백질Retinoblastoma Associated Proteins

꽃 발달단계 중 초기단계 특이적으로 높게 발현하는 유전자 (Os02g0699700; DNA 토포아이소머라아제 II)로부터 프라이머를 각각 제작하여 RT-PCR을 수행했고, 마이크로어레이 실험과 동일한 실험 결과를 얻었다.RT-PCR was carried out by preparing primers from genes expressing high specificity (Os02g0699700; DNA topoisomerase II) during the early stages of flower development, and the same experimental results as the microarray experiments were obtained.

벼에는 6개의 DNA 토포아이소머라아제 II 유전자가 존재하는데, 이들 유전자들의 꽃 발달단계 중 초기단계, 잎 및 뿌리에서의 발현량을 살펴본 것을 표 2에 나타내었다. Os02g0699700, Os04g0482800, Os09g0279600 및 Os12g0622500 등의 유전자가 꽃 발달단계 중 초기단계에서 과발현되고, Os04g0482800는 조직 전체적으로 발현량이 높으며, Os12g0622500는 잎과 뿌리에서 비해 꽃 단계 전체적으로 많이 발현하는 것으로 나타났다. 특히 Os02g0699700은 꽃 발달단계 중 초기단계에서 특이적으로 발현되는 것을 보여 주었다.There are six DNA topoisomerase II genes in rice. Genes such as Os02g0699700, Os04g0482800, Os09g0279600, and Os12g0622500 were overexpressed in the early stages of the flower development stage, Os04g0482800 was expressed higher in the whole tissue, and Os12g0622500 was expressed more in the flower stage than in the leaves and roots. In particular, Os02g0699700 was shown to be specifically expressed in the early stages of flower development.

벼 DNA 토포아이소머라아제 II 유전자의 조직별 발현 현황Tissue Expression of Rice DNA Topoisomerase II Gene Rap2_noRap2_no P1cmP1cm P8cmP8cm P20cmP20cm P22cmP22cm LeafLeaf RootRoot Rap2_no_descRap2_no_desc Os02g0699700Os02g0699700 2261422614 60596059 44604460 73327332 22422242 1206712067 DNA 토포아이소머라아제 타입IIDNA Topoisomerase Type II Os03g0222100Os03g0222100 15471547 12581258 24162416 1129011290 82658265 13131313 토포아이소머라아제와 유사한 단백질Proteins similar to topoisomerase Os03g0284800Os03g0284800 68966896 46224622 41044104 28842884 29242924 43104310 Spo11/DNA 토포아이소머라아제 VI, 서브유닛 A 패밀리 단백질Spo11 / DNA Topoisomerase VI, Subunit A Family Proteins Os03g0812000Os03g0812000 95639563 43544354 51615161 60586058 72327232 43314331 DNA 토포아이소머라아제, 타입IIA, 서브유닛 ADNA topoisomerase, type IIA, subunit A Os04g0482800Os04g0482800 1292612926 1813918139 1529115291 1463614636 1581815818 2004020040 토포아이소머라아제와 유사한 단백질Proteins similar to topoisomerase Os08g0156900Os08g0156900 46284628 32933293 22442244 26862686 19641964 37703770 Spo11/DNA 토포아이소머라아제 VI, 서브유닛 A 패밀리 단백질Spo11 / DNA Topoisomerase VI, Subunit A Family Proteins Os09g0279600Os09g0279600 1246912469 55685568 46124612 61636163 56075607 44294429 토포아이소머라아제 VI 서브유닛 B와 유사Similar to topoisomerase VI subunit B Os09g0500600Os09g0500600 84338433 49244924 42014201 51375137 41274127 46194619 DNA 토포아이소머라아제 III 베타-1 DNA Topoisomerase III Beta-1 Os12g0622500Os12g0622500 2378823788 1776017760 1465414654 1362413624 33463346 67956795 Spo11/DNA 토포아이소머라아제 VI, 서브유닛 A 패밀리 단백질Spo11 / DNA Topoisomerase VI, Subunit A Family Proteins

실시예Example 2. 꽃 발달단계 중 초기단계에서  2. In the early stages of flower development DNADNA 토포아이소머라아제Topoisomerase 프로모터를 이용한  Using a promoter GUSGUS 발현 Expression

Os02g0699700 DNA 토포아이소머라아제 II 유전자의 ATG 전부터 업스트림으로 2 kb를 PCR을 통해 분리했고, 이 프로모터에 의한 유전자 발현을 확인하기 위해 GUS를 프로모터에 연결한 벡터를 제작했다. 도 4와 같은 GUS 유전자가 연결된 재조합 식물 발현 벡터를 이용하여 형질전환된 벼에서 GUS의 발현을 조직 화학적으로 분석한 결과, 대조구 식물체의 초기단계 꽃과 달리 형질전환된 벼 식물체의 초기단계 꽃에서는 GUS가 발현되는 것을 확인할 수 있었다 (도 5).
2 kb of PCR was isolated upstream from the ATG of Os02g0699700 DNA topoisomerase II gene, and a vector linking the GUS to the promoter was constructed to confirm gene expression by this promoter. As a result of histochemical analysis of the expression of GUS in the transformed rice using a recombinant plant expression vector linked to the GUS gene as shown in FIG. 4, unlike in the early stage flowers of the control plants, the early stage flowers of the transformed rice plants were GUS. It was confirmed that is expressed (Fig. 5).

서열목록 전자파일 첨부Attach an electronic file to a sequence list

Claims (10)

서열번호 1의 염기서열로 이루어진 벼 꽃 발달단계 중 초기단계 특이적 프로모터.Early stage specific promoter of the rice flower development stage consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. 제1항에 따른 프로모터를 포함하는 재조합 식물 발현 벡터.A recombinant plant expression vector comprising the promoter according to claim 1. 제2항에 있어서, 상기 프로모터의 하류 (downstream)에 목적 단백질을 암호화하는 외래 유전자를 작동 가능하게 연결시켜 제조된 재조합 식물 발현 벡터.The recombinant plant expression vector of claim 2, wherein the recombinant plant expression vector is prepared by operably linking a foreign gene encoding a protein of interest downstream of the promoter. 제3항에 따른 벡터로 식물 세포를 형질전환하는 단계; 및
상기 형질전환된 식물 세포로부터 형질전환 식물을 재분화하는 단계를 포함하는 외래 유전자를 꽃 발달단계 중 초기단계 특이적으로 발현시키는 형질전환 식물체의 제조 방법.
Transforming a plant cell with a vector according to claim 3; And
Method for producing a transgenic plant that specifically expresses the foreign gene, including the step of re-differentiating the transformed plant from the transformed plant cells early in the flower development stage.
제4항의 방법에 의해 제조된 외래 유전자가 꽃 발달단계 중 초기단계 특이적으로 발현되는 형질전환 식물체.A transgenic plant, wherein the foreign gene produced by the method of claim 4 is specifically expressed at an early stage of the flower development stage. 제5항의 형질전환 식물체의 종자.A seed of the transgenic plant of claim 5. 벼 유래의 각 유전자의 3'-말단에서 5' 방향으로 30bp씩 이동하는 60bp 길이의 10개의 프로브를 디자인하여 마이크로어레이에 고정시켜 벼 3' 타일링 (Tiling) 300k 마이크로어레이를 제조하는 단계;
벼 조직별로 분리한 RNA를 주형으로 하여 cDNA를 합성한 후 상기 제조된 마이크로어레이에 혼성화시키는 단계;
상기 혼성화 결과에 기초하여 다른 조직에 비해 꽃 발달단계 중 초기단계 특이적으로 발현하는 유전자를 동정하는 단계; 및
상기 동정된 유전자의 프로모터를 분리하는 단계를 포함하는 꽃 발달단계 중 초기단계의 꽃 조직 특이적 프로모터의 분리 방법.
Designing 10 probes of 60 bp in length moving 30 bp in the 5 'direction at the 3'-end of each gene derived from rice and fixing them to a microarray to prepare a rice 3' tiling 300k microarray;
Synthesizing cDNA using RNA isolated by rice tissue as a template and hybridizing the prepared microarray;
Identifying genes that are specifically expressed in the early stages of flower development compared to other tissues based on the hybridization results; And
Separation method of the flower tissue specific promoter in the early stage of the flower development step comprising the step of separating the promoter of the identified gene.
제7항에 있어서, 상기 프로모터는 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 프로모터인 것을 특징으로 하는 방법.8. The method of claim 7, wherein the promoter is a promoter consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. 벼 유래의 각 유전자의 3'-말단에서 5' 방향으로 30bp씩 이동하는 60bp 길이의 10개의 디자인된 프로브 및 선별 마커 유전자 프로브를 포함하는 300,000개의 프로브가 고정화되고, 벼 꽃 발달단계 중 초기단계 특이적 프로모터의 분리에 이용되는 벼 3' 타일링 (Tiling) 300k 마이크로어레이.300,000 probes including 10 designed probes of 60bp length and selection marker gene probes moving 30bp in the 5 'direction at the 3'-end of each gene derived from rice are immobilized and specific for the early stages of the rice flower development stage. Rice 3 'Tiling 300k microarray for separation of enemy promoters. 제9항에 있어서, 상기 프로모터는 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 프로모터인 것을 특징으로 하는 벼 3' 타일링 (Tiling) 300k 마이크로어레이.The rice 3 'tiling 300k microarray of claim 9, wherein the promoter is a promoter consisting of a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.
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