KR101374184B1 - A gene encoding patggasa protein from poplar(populus alba × p. tremula var. glandulosa), a recombinant vector containing the patggasa gene, the methods for producing the recombinant vector containing the patggasa gene and the plants showing enhanced drought tolerance using the recombinant vector - Google Patents

A gene encoding patggasa protein from poplar(populus alba × p. tremula var. glandulosa), a recombinant vector containing the patggasa gene, the methods for producing the recombinant vector containing the patggasa gene and the plants showing enhanced drought tolerance using the recombinant vector Download PDF

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KR101374184B1
KR101374184B1 KR1020120137800A KR20120137800A KR101374184B1 KR 101374184 B1 KR101374184 B1 KR 101374184B1 KR 1020120137800 A KR1020120137800 A KR 1020120137800A KR 20120137800 A KR20120137800 A KR 20120137800A KR 101374184 B1 KR101374184 B1 KR 101374184B1
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Abstract

The present invention provides: a PatgGASA gene which is derived from Populus alba × P. tremula var. glandulosa and has base sequences represented by the sequence number 1; a recombinant vector containing the PatgGASA gene; a method for producing the recombinant vector containing the PatgGASA gene; a plant having an improved drought stress tolerance using the recombinant vector containing the PatgGASA gene; and a method for producing the plant having an improved drought stress tolerance using the recombinant vector containing the PatgGASA gene.

Description

현사시 유래의 PatgGASA 유전자, 상기 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터, 상기 재조합 벡터의 제조방법, 상기 재조합 벡터를 이용한 건조 스트레스에 대한 내성이 향상된 식물체 및 건조 스트레스에 대한 내성이 향상된 식물체의 생산방법{A gene encoding PatgGASA protein from poplar(Populus alba × P. tremula var. glandulosa), a recombinant vector containing the PatgGASA gene, the methods for producing the recombinant vector containing the PatgGASA gene and the plants showing enhanced drought tolerance using the recombinant vector}A method for producing a plant having improved resistance to dry stress and a plant having improved resistance to dry stress, a method of producing the recombinant vector, a recombinant vector containing the PATGAspASA gene, the PATGAspASA gene, a recombinant vector using the recombinant vector {A gene encoding PatgGASA protein from poplar (Populus alba × P. tremula var.glandulosa), a recombinant vector containing the PatgGASA gene, the methods for producing the recombinant vector containing the PatgGASA gene and the plants showing enhanced drought tolerance using the recombinant vector}

본 발명은 현사시(Populus alba × P. tremula var. glandulosa) 유래의 PatgGASA 유전자, 상기 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터, 상기 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터의 제조방법, 상기 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 건조 스트레스에 대한 내성이 향상된 식물체 및 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 건조 스트레스에 대한 내성이 향상된 식물체의 생산방법에 관한 것이다.
The present invention is a recombinant vector comprising a hyeonsasi (Populus alba × P. Tremula var . Glandulosa) a recombinant vector, a method for preparing a recombinant vector including the PatgGASA genes including PatgGASA gene, the PatgGASA gene derived from the PatgGASA gene The present invention relates to a method for producing a plant having improved resistance to dry stress and a plant having improved resistance to dry stress using a recombinant vector comprising PatgGASA gene.

20세기 후반 여러 가지 이유로 인해 지구의 평균 기온이 증가하는 지구 온난화에 따른 기후변화가 심각해지면서 가뭄, 홍수 등의 기상이변의 발생이 급증하고 있고, 이는 식재 후 생장관리를 거의 하지 않는 산림 수종의 생장과 발달에 큰 피해를 주고 있다. 더욱이 지구온난화에 따른 지구의 평균 기온이 증가함에 따라 토양의 사막화 및 종래 사막 지역에서 사막 지역을 중심으로 점차적으로 사막이 증가하고 있어 건조 내성이 약한 식물들의 고사가 증가하고 있다. 이에 식물 고사에 의한 토양의 사막화가 계속적으로 증가됨에 따라 산림과 토양이 점차적으로 황폐해지는 문제가 증가하고 있다. 그러므로 수목의 생산성에 영향을 미치는 건조 스트레스에 대한 스트레스 반응 유전자들에 대한 기능 연구가 중요하다.In the late 20th century, due to a variety of reasons, global warming causes severe climate change due to global warming, leading to a sudden increase in weather events such as droughts and floods. It is causing great damage to development. In addition, as the global average temperature increases due to global warming, deserts of soils and deserts are gradually increasing around desert areas in the conventional desert areas, and the death of plants with low dry tolerance is increasing. Accordingly, as the desertification of soil due to plant death continues to increase, the problem of gradually deteriorating forests and soils is increasing. Therefore, it is important to study the function of stress response genes for dry stress that affect the productivity of trees.

생장조절과 생물적 또는 비생물적 스트레스에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 유전자로 토마토에서 처음 보고된 gibberellic acid stimulated transcript 1(GAST1)은 이의 homolog가 애기장대에서 보고되어 gibberellic acid stimulated Arabidopsis(GASA) 유전자로 명명되었다(Herzog et al, 1995, Plant Mol Biol 27, 743-752).Gibberellic acid stimulated transcript 1 (GAST1), a gene known to play an important role in growth regulation and biological or abiotic stress, is the gibberellic acid stimulated Arabidopsis (GASA) gene. (Herzog et al, 1995, Plant Mol Biol 27, 743-752).

GASA 패밀리 단백질은 애기장대에서 15개(Alonso-Ramirez et al, 2009, Plant Physiol, 150, 1335-1344), 포플러에서 17개(JGI v2.2 http://www.jgi.doe.gov), 피튜니아에서 5개가 보고되었다(Ben-Nissan et al, 2004, Plant J, 37, 229-238). 이들 GASA 패밀리 단백질은 대부분 85∼119개의 아미노산을 가지는 작은 단백질로 구성된다. 또한 GASA 단백질에는 아미노 말단에 시그널 펩티드와 카르복시 말단에 12개의 시스테인 잔기가 있다(Herzog et al, 1995, Plant Mol Biol 27, 743-752)The GASA family proteins are 15 in Arabidopsis (Alonso-Ramirez et al, 2009, Plant Physiol, 150, 1335-1344), 17 in Poplar (JGI v2.2 http://www.jgi.doe.gov), Five have been reported in petunia (Ben-Nissan et al, 2004, Plant J, 37, 229-238). These GASA family proteins mostly consist of small proteins with 85 to 119 amino acids. The GASA protein also has a signal peptide at the amino terminus and 12 cysteine residues at the carboxy terminus (Herzog et al, 1995, Plant Mol Biol 27, 743-752).

GASA는 세포분열 또는 세포신장, 기관형성, 줄기신장, 측근형성, 개화조절 등의 발달과정에 관여하는 것으로 알려져 있다(Kotilainen et al, 1999, Plant Cell, 11, 1093-1104; Ben-Nissan et al, 2004, Plant J, 37, 229-238). 그리고 병원균 방어, 항산화활성, 열(heat) 스트레스 반응, 염(salt) 스트레스 반응 또는 산화(oxidation) 스트레스 반응과 같은 생물적 또는 비생물적 스트레스에 관여하는 것으로 알려져 있다(Alonso-Ramirez et al, 2009, Plant Physiol, 150, 1335-1344; Li et al, 2011, J Plant Physiol, 168, 2153-2160). GASA is known to be involved in developmental processes such as cell division or cell extension, organogenesis, stem extension, entourage formation, and flowering regulation (Kotilainen et al, 1999, Plant Cell, 11, 1093-1104; Ben-Nissan et al. , 2004, Plant J, 37, 229-238). And is involved in biological or abiotic stresses such as pathogen defense, antioxidant activity, heat stress response, salt stress response or oxidation stress response (Alonso-Ramirez et al, 2009). , Plant Physiol, 150, 1335-1344; Li et al, 2011, J Plant Physiol, 168, 2153-2160).

식물의 GASA 유전자에 대한 형질전환 연구 사례를 살펴보면, GASA1 과발현 애기장대는 저온 스트레스에 반응하여 DELLA 유전자를 축적하고 뿌리 발달이 억제되었다(Li et al, 2011, J Plant Physiol, 168, 2153-2160). 또한 GASA4 과발현 애기장대는 염(150 mM), 산화(500 uM paraquat), 열(50℃) 스트레스에 대한 저항성이 개선되었다. 반면 GASA4가 발현 억제된 애기장대는 대조구와 비교하여 스트레스 저항성에 차이가 없었다(Alonso-Ramirez et al, 2009, Plant Physiol, 150, 1335-1344).In the case of transgenic studies on plant GASA genes, GASA1 overexpressed Arabidopsis accumulates DELLA genes and inhibits root development in response to cold stress (Li et al, 2011, J Plant Physiol, 168, 2153-2160). . GASA4 overexpressed Arabidopsis also improved resistance to salt (150 mM), oxidation (500 uM paraquat) and heat (50 ° C) stress. On the other hand, the Arabidopsis with GASA4 expression inhibition showed no difference in stress resistance compared to the control (Alonso-Ramirez et al, 2009, Plant Physiol, 150, 1335-1344).

한편 본 발명과 관련된 선행기술로서 한국공개특허 제2011-0100417호에 식물체의 건조 스트레스 내성 증진용 조성물, 상기 조성물이 도입된 형질전환 식물체, 상기 형질전환 식물체의 제조방법 및 식물체의 건조 스트레스 내성 증진 방법 및 식물체의 생장 또는 개화 촉진용 조성물을 나타내고 있으며, 이때 선행기술에서 이용되는 뉴클레오타이드 서열은 CaSRP1 단백질을 인코딩하는 뉴클레오타이드 서열로서 식물체의 건조 스트레스에 대한 내성 및 생장능에 관여를 하며, 이를 이용하여 식물체를 형질전환함으로서 가뭄 내성이 탁월하거나 또는 속성재배가 가능한 신기능 식물체로서 유용하게 이용될 수 있음을 나타내고 있다.
Meanwhile, as disclosed in the related art of the present invention, Korean Patent Publication No. 2011-0100417 discloses a composition for improving the dry stress resistance of a plant, a transformed plant into which the composition is introduced, a method for producing the transformed plant, and a method for enhancing dry stress resistance of the plant. And a composition for promoting plant growth or flowering, wherein the nucleotide sequence used in the prior art is a nucleotide sequence encoding a CaSRP1 protein, which is involved in the resistance and growth ability of the plant to dry stress, and the plant is used to transform the plant. The conversion indicates that it can be usefully used as a new functional plant with excellent drought resistance or rapid cultivation.

본 발명의 목적은 현사시(Populus alba × P. tremula var. glandulosa) 유래의 PatgGASA 유전자, 상기 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터, 상기 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터의 제조방법, 상기 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 건조 스트레스에 대한 내성이 향상된 식물체 및 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 건조 스트레스에 대한 내성이 향상된 식물체의 생산방법을 제공하고자 한다.
An object of the present invention is hyeonsasi (Populus alba × P. Tremula var . Glandulosa) a recombinant vector, a method for preparing a recombinant vector including the PatgGASA genes including PatgGASA gene, the PatgGASA gene of origin, a recombinant containing the PatgGASA gene The present invention provides a method for producing a plant having improved resistance to dry stress using a vector and a plant having improved resistance to dry stress using a recombinant vector comprising a PatgGASA gene.

본 발명은 서열번호 1의 염기서열을 지니는 현사시(Populus alba × P. tremula var. glandulosa) 유래의 PatgGASA 유전자, 상기 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터, 상기 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터의 제조방법, 상기 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 건조 스트레스에 대한 내성이 향상된 식물체 및 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 건조 스트레스에 대한 내성이 향상된 식물체의 생산방법을 제공할 수 있다.
The present invention SEQ ID NO: 1 hyeonsasi having the nucleotide sequence of (Populus alba × P. Tremula var . Glandulosa) a recombinant vector, a method for preparing a recombinant vector including the PatgGASA genes including PatgGASA gene, the PatgGASA gene of origin, the It is possible to provide a method for producing a plant having improved resistance to dry stress using a recombinant vector containing PatgGASA gene and a plant having improved resistance to dry stress using a recombinant vector containing PatgGASA gene.

본 발명은 서열번호 1의 염기서열을 지니는 현사시 유래의 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 건조 스트레스에 대한 내성이 향상되어 건조한 토양에서도 농작물 및 수목의 생산성이 향상된 식물체를 제공할 수 있다.
The present invention can provide a plant having improved productivity of crops and trees even in dry soil by improving the resistance to dry stress by using a recombinant vector comprising PatgGASA gene derived from suspension at the time of having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

도 1(A)는 현사시(Populus alba × P. tremula var. glandulosa)에서 분리한 PatgGASA 단백질, 검은미루나무(Populus trichocarpa)의 GASA 단백질(PtGASA), 애기장대의 GASA 단백질들(AtGASA1, AtGASA4, AtGASA5)과의 다중 서열 정렬을 나타낸 것으로, 이때 다중 서열 비교는 ClustalW 프로그램을 사용하였다. GASA 단백질들의 아미노 말단에 잘 보존된 시그널 펩티드는 박스로 표시하였고 카르복시 말단에 잘 보존된 12개의 시스테인(Cysteine, C) 잔기는 별표로 표시하였다. 시그널 펩티드가 단백질로부터 떨어져 나오는 부위인 절단부위(cleavage site)는 화살표 머리로 표시하였다.
도 1(B)는 현사시(Populus alba × P. tremula var. glandulosa)에서 분리한 PatgGASA 단백질, 검은미루나무의 PtGASA 단백질, 애기장대의 GASA 패밀리 단백질들(AtGASA1, AtGASA2, AtGASA3, AtGASA4, AtGASA5) 및 옥수수의 GAST1(gibberellic acid stimulated transcript 1, ZmGAST1)의 유연관계를 비교한 PatgGASA 단백질의 계통분석 결과이다. Phylogenetic tree는 Mega 4.1을 이용하여 작성하였다. 분기점(branches)의 숫자는 백분율로 표기된 부스트랩 값(bootstrap value)이다. 부트스트랩 분석은 1,000반복으로 수행하였으며 값은 백분율로 나타내었다. 단백질 계통분석 결과, PatgGASA는 검은미루나무의 PtGASA와 가장 높은 유연관계를 나타내었다.
도 2는 현사시의 염색체 DNA를 사용한 서던블랏(Southern blot) 분석 결과를 나타낸 것으로서, 도 2에서 B는 BamHI, EI는 EcoRI, H는 HindIII, X는 XbaI을 의미한다. PatgGASA 유전자가 현사시의 염색체에 1∼2 copy 존재하는 것으로 나타났다.
도 3(A) 내지 도3(C)는 현사시 현탁배양세포의 생장곡선의 생장 단계별 및 비생물적 스트레스 처리에 따른 PatgGASA 유전자의 발현 분석 결과를 나타낸 것으로서, 도 3(A)는 현사시 현탁배양세포의 배양일(0일∼26일)에 따른 생장곡선을 나타낸 것이고, 도 3(B)는 현사시 현탁배양세포 생장곡선의 생장 단계별(4일∼24일) 현사시 PatgGASA 유전자의 발현을 나타낸 것이고, 도 3(C)는 현사시 현탁배양세포에 아무런 처리를 하지 않은 것(Con), 현사시 현탁배양세포에 건조(250 mM 만니톨, Man), 염(150 mM 염화나트륨, NaCl), 저온(2℃, Cold), 앱시스산(25 μM, ABA)을 각각 처리하고 2시간 및 10시간 진탕배양한 후 PatgGASA 유전자의 발현을 나타낸 것이다.
도 4(A) 내지 도 4(C)는 현사시 유래의 PatgGASA 단백질을 암호화하는 서열번호 1의 유전자를 포함하는 과발현 벡터 제작과 형질전환 현사시의 선발에 관한 것으로서, 도 4(A)는 현사시 유래의 PatgGASA 유전자를 pBI121 벡터에 삽입하여 제작한 발현벡터의 유전자 지도이고, 도 4(B)는 현사시 유래의 PatgGASA 유전자를 도입한 형질전환 현사시의 genomic DNA PCR 결과 및 형질전환하지 않은 현사시인 대조구(WT)의 genomic DNA PCR 결과이고, 도 4(C)는 형질전환하지 않은 현사시인 대조구(WT) 및 형질전환 현사시(PatgGASA-OX)에 대한 PatgGASA 유전자의 발현을 qRT-PCR로 분석한 결과이다.
도 5(A) 내지 도5(C)는 PatgGASA의 발현이 증가된 형질전환 현사시의 건조 스트레스 내성을 나타낸 것으로서 도 5(A)는 건조 스트레스 처리 후의 PatgGASA 유전자의 과발현 현사시(PatgGASA-OX)와 형질전환하지 않은 대조구(WT) 현사시의 표현형을 나타낸 것이고, 도 5(B)는 건조 스트레스 처리에 따른 PatgGASA 유전자의 과발현 현사시(PatgGASA-OX)와 형질전환하지 않은 대조구(WT) 현사시의 엽록소 형광량(Fv/Fm)의 변화를 나타낸 것이고, 도 5(C)는 건조 스트레스 처리에 따른 PatgGASA 유전자의 과발현 현사시(PatgGASA-OX)와 형질전환하지 않은 대조구(WT) 현사시의 토양 수분(VWC, %)의 변화를 나타낸 것이다.
Figure 1 (A) is hyeonsasi (Populus alba × P. Tremula var . Glandulosa) the GASA protein (PtGASA), the Arabidopsis GASA proteins PatgGASA protein, black aspen (Populus trichocarpa) isolated from (AtGASA1, AtGASA4, AtGASA5 Multiple sequence alignments), where multiple sequence comparisons were made using the ClustalW program. Signal peptides well conserved at the amino terminus of GASA proteins are boxed and twelve Cysteine (C) residues well conserved at the carboxy terminus are marked with asterisks. Cleavage sites, where the signal peptide is released from the protein, are indicated by arrow heads.
FIG. 1 (B) hyeonsasi (Populus alba × P. Tremula var . Glandulosa) to separate one PatgGASA protein, PtGASA protein, Arabidopsis GASA family proteins of black cottonwood trees in a (AtGASA1, AtGASA2, AtGASA3, AtGASA4 , AtGASA5) and This is a result of phylogenetic analysis of PatgGASA protein comparing the soft relationship between corn GAST1 (gibberellic acid stimulated transcript 1, ZmGAST1). The phylogenetic tree was created using Mega 4.1. The number of branches is the bootstrap value expressed as a percentage. The bootstrap analysis was performed with 1,000 iterations and the values were expressed as a percentage. In protein phylogenetic analysis, PatgGASA showed the highest flexibility with PtGASA of Black Cottonwood.
Figure 2 shows the results of Southern blot analysis using chromosomal DNA at the time of suspension, in Figure 2 B means Bam HI, EI means Eco RI, H means Hin dIII, X means Xba I. PatgGASA gene was found to be present in 1 to 2 copies of the chromosomes at the time of suspension.
Figure 3 (A) to Figure 3 (C) shows the results of the PatgGASA gene expression analysis according to the growth stages and abiotic stress treatment of the growth curve of suspension cultured suspension cells, Figure 3 (A) is suspension culture cells suspended The growth curve according to the culture days (day 0 to day 26) of Figure 3 (B) shows the expression of the PatgGASA gene at the stage of growth (4 days to 24 days) of the suspension growth culture growth curve at suspension, Figure 3 (C) shows no treatment in suspension cultured cells (Con), dried in suspension cultured cells (250 mM mannitol, Man), salt (150 mM sodium chloride, NaCl), low temperature (2 ° C, Cold) , Apsis acid (25 μM, ABA) was treated and shaken for 2 hours and 10 hours, respectively, to show the expression of PatgGASA gene.
4 (A) to 4 (C) are directed to the production of overexpression vectors comprising the gene of SEQ ID NO: 1 encoding PatgGASA protein derived from suspending and to selection of transgenic suspending, FIG. 4 (A) is derived from suspending A gene map of an expression vector prepared by inserting the PatgGASA gene into the pBI121 vector, and FIG. 4 (B) shows the results of genomic DNA PCR and transfected untransfected control (WT) when the PatgGASA gene was introduced. The genomic DNA PCR result of Figure 4 (C) is a result of analyzing the expression of PatgGASA genes in the control (WT) and transgenic suspension (PatgGASA-OX) that is not transformed suspension by qRT-PCR.
5 (A) to 5 (C) show dry stress resistance during transgenic suspension with increased PatgGASA expression, and FIG. 5 (A) shows overexpression during PatgGASA gene (PatgGASA-OX) and transfection after dry stress treatment. The phenotype of unconverted control (WT) suspension was shown, and FIG. 5 (B) shows the amount of chlorophyll fluorescence (PatgGASA-OX) and the untransformed control (WT) suspension of the PatgGASA gene following dry stress treatment. Fv / Fm), and FIG. 5 (C) shows the soil moisture (VWC,%) of PatgGASA gene overexpression (PatgGASA-OX) and untransformed control (WT) suspension following dry stress treatment. It is a change.

본 발명은 현사시(Populus alba × P. tremula var. glandulosa) 유래의 PatgGASA 유전자, 상기 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터, 상기 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터의 제조방법, 상기 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 건조 스트레스에 대한 내성이 향상된 식물체 및 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 건조 스트레스에 대한 내성이 향상된 식물체의 생산방법을 나타낸다.
The present invention is a recombinant vector comprising a hyeonsasi (Populus alba × P. Tremula var . Glandulosa) a recombinant vector, a method for preparing a recombinant vector including the PatgGASA genes including PatgGASA gene, the PatgGASA gene derived from the PatgGASA gene By using the recombinant vector containing the plant and PatgGASA gene resistance to dry stress is improved the production method of the plant is improved resistance to dry stress.

본 발명은 서열번호 1의 염기서열을 지니는 PatgGASA 유전자를 나타낸다.The present invention refers to the PatgGASA gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

본 발명은 서열번호 1의 염기서열을 지니는 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 나타낸다.The present invention refers to a recombinant vector comprising the PatgGASA gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

상기에서 재조합 벡터는 서열번호 1의 염기서열을 지니는 PatgGASA 유전자를 포함하는 pBI121-PatgGASA 벡터이다.The recombinant vector is a pBI121-PatgGASA vector containing the PatgGASA gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

상기에서 서열번호 1의 염기서열을 지니는 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터인 pBI121-PatgGASA는 PatgGASA 유전자의 발현을 증가시킬 수 있다.
The recombinant vector pBI121-PatgGASA including the PatgGASA gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 may increase the expression of the PatgGASA gene.

본 발명은 서열번호 1의 염기서열을 지니는 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터의 제조방법을 나타낸다.The present invention shows a method for producing a recombinant vector comprising the PatgGASA gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

본 발명은 서열번호 1의 염기서열을 지니는 PatgGASA 유전자를 서열번호 3의 포워드 프라이머(forward primer) 및 서열번호 4의 리버스 프라이머(reverse primer)를 이용하여 PCR 증폭하는 단계; 증폭된 PCR 산물을 35S 프로모터와 카나마이신 표지를 포함하는 pBI121 벡터에 삽입하는 단계를 포함하는 서열번호 1의 염기서열을 지니는 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터의 제조방법을 나타낸다. The present invention comprises PCR amplifying a PatgGASA gene having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 using a forward primer of SEQ ID NO: 3 and a reverse primer of SEQ ID NO: 4; A method of preparing a recombinant vector comprising a PatgGASA gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 comprising inserting the amplified PCR product into a pBI121 vector comprising a 35S promoter and a kanamycin label is shown.

상기에서 PCR 증폭은 Hipi PCR premix(ELPLIS, Korea) 4㎕에 서열번호 1의 염기서열을 지니는 PatgGASA 유전자의 plasmid DNA 50pg, 유전자 특이적 프라이머인 서열번호 3의 포워드 프라이머 및 서열번호 4의 리버스 프라이머 각각 1μM을 포함하는 총 부피 20㎕로 수행하였다. 증폭은 98℃에서 30초, 58℃에서 30초 및 72℃에서 30초간의 35 사이클 동안 자동 써머 사이클러(Biometra, Germany)에서 수행하였다. PCR 산물은 1.0% 아가로스 젤에서 분리하였다. 분리한 PCR 산물은 UltraClean 15 DNA purification Kit(MoBio, Korea)를 이용하여 사용자 매뉴얼에 따라 정제하고, pGEM-T easy(Promega, USA)에 서브클로닝 하였다.In the PCR amplification, 50 pg of plasmid DNA of PatgGASA gene having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 in a 4 µl Hipi PCR premix (ELPLIS, Korea), a forward primer of SEQ ID NO: 3, and a reverse primer of SEQ ID NO: 4, respectively A total volume of 20 μl containing 1 μM was performed. Amplification was carried out in an automatic summer cycler (Biometra, Germany) for 35 cycles of 30 seconds at 98 ° C., 30 seconds at 58 ° C. and 30 seconds at 72 ° C. The PCR products were separated on 1.0% agarose gel. The isolated PCR product was purified using UltraClean 15 DNA purification Kit (MoBio, Korea) according to the user manual and subcloned into pGEM-T easy (Promega, USA).

상기에서 재조합 벡터의 제조방법은 pGEM-T easy 벡터(Promega, USA)에 도입된 PatgGASA의 plasmid DNA를 제한효소 XbaI과 SacI으로 완전히 절단한 후 1.0% 아가로스 젤에서 전기영동하고 분리하였다. 분리한 단편을 UltraClean 15 DNA purification Kit(MoBio, Korea)를 사용하여 정제한 다음 pBI121의 제한효소 부위 XbaI과 SacI 사이에 도입시켰다. 재조합 벡터는 아그로박테리움 튜머파시엔스 세포주인 LBA4404에 전기천공법에 의하여 형질도입 하였다.
In the method for preparing a recombinant vector, the plasmid DNA of PatgGASA introduced into the pGEM-T easy vector (Promega, USA) was completely cleaved with restriction enzymes Xba I and Sac I, followed by electrophoresis and separation on 1.0% agarose gel. The isolated fragment was purified using UltraClean 15 DNA purification Kit (MoBio, Korea) and introduced between the restriction enzyme sites Xba I and SacI of pBI121. The recombinant vector was transduced into the Agrobacterium tumerfaciens cell line LBA4404 by electroporation.

본 발명은 서열번호 1의 염기서열을 지니는 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 형질 전환시킨 식물체를 나타낸다. The present invention shows a plant transformed using a recombinant vector comprising the PatgGASA gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

상기에서 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터는 pBI121-PatgGASA 벡터이다. The recombinant vector including the PatgGASA gene is pBI121-PatgGASA vector.

상기에서 형질전환된 식물체는 건조 스트레스에 대한 내성이 향상된 식물체를 나타낸다. Plants transformed above represent plants with improved resistance to dry stress.

상기에서 형질전환된 식물체는 건조 스트레스에 대한 내성이 향상된 현사시, 포플러 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
The transformed plant may be any one selected from poplars at the time of suspension having improved resistance to dry stress.

본 발명은 서열번호 1의 염기서열을 지니는 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합벡터를 이용하여 형질전환시킨 식물체의 생산방법을 나타낸다.The present invention shows a method for producing a plant transformed using a recombinant vector comprising the PatgGASA gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

상기에서 형질전환된 식물체의 생산방법에서의 식물체는 PatgGASA 유전자의 발현을 증가시킨 pBI121-PatgGASA 재조합 벡터를 이용하여 건조 스트레스에 대한 내성이 향상되도록 형질 전환시킨 식물체를 나타낸다. The plant in the method for producing a transformed plant indicates a plant transformed to improve resistance to dry stress using the pBI121-PatgGASA recombinant vector having increased expression of PatgGASA gene.

상기에서 형질전환된 식물체의 생산방법에서의 식물체는 건조 스트레스에 대한 내성이 향상된 현사시, 포플러 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
Plants in the method of producing a transformed plant in the above may be any one selected from the poplar at the time of suspension, improved resistance to dry stress.

이하 본 발명의 내용을 보다 상세히 설명하고자 한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 현사시 유래의 서열번호 1의 염기서열을 지니는 PatgGASA 유전자, 상기 유전자를 포함하는 재조합벡터, 상기 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합벡터를 이용한 형질 전환시킨 건조 스트레스에 대한 내성이 향상된 식물체 및 건조 스트레스에 대한 내성 이 향상된 식물체의 생산방법을 나타낸다.
The present invention is a PatgGASA gene having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 from the present-day suspension, a recombinant vector comprising the gene, a plant with improved resistance to dry stress transformed using a recombinant vector comprising the PatgGASA gene and to dry stress It shows a method of producing plants with improved resistance to.

본 발명에 따른 PatgGASA 단백질의 범위는 현사시에서 분리한 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열을 갖는 단백질 및 상기 단백질의 기능적 동등물을 포함한다.The range of PatgGASA protein according to the present invention includes proteins having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 isolated from suspension and functional equivalents of the proteins.

상기의"기능적 동등물"이란 아미노산의 부가, 치환 또는 결실의 결과, 상기 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열과 적어도 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상, 더 더욱 바람직하게는 95% 이상의 서열 상동성을 갖는 것으로, 서열번호 2로 표시되는 단백질과 실질적으로 동질의 생리활성을 나타내는 단백질을 말한다. "실질적으로 동질의 생리활성"이란 식물의 건조 스트레스 내성을 증진시키는 활성을 의미한다.
The above-mentioned "functional equivalent" means at least 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 as a result of addition, substitution or deletion Preferably 95% or more, of a protein having substantially the same physiological activity as the protein represented by SEQ ID NO: 2. "Substantially homogenous bioactivity" means an activity promoting dry stress tolerance of a plant.

본 발명은 상기 현사시 유래의 PatgGASA 단백질을 코딩하는 유전자를 제공한다. 본 발명의 유전자는 PatgGASA 단백질을 코딩하는 DNA 또는 RNA 일 수 있다. DNA는 cDNA, 게놈 DNA 또는 인위적인 합성 DNA를 포함한다. DNA는 단일 가닥 또는 이중 가닥일 수 있다. DNA는 코딩(coding) 가닥 또는 넌코딩(non-coding) 가닥일 수 있다. The present invention provides a gene encoding PatgGASA protein derived from the present suspension. The gene of the present invention may be DNA or RNA encoding PatgGASA protein. DNA includes cDNA, genomic DNA, or artificial synthetic DNA. The DNA may be single stranded or double stranded. The DNA may be a coding strand or a non-coding strand.

바람직하게는, 본 발명의 유전자는 서열번호 1로 표시되는 염기서열을 포함할 수 있다. Preferably, the gene of the present invention may include the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1.

본 발명은 본 발명에 따른 현사시 유래의 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 제공한다. The present invention provides a recombinant vector comprising the PatgGASA gene derived from the present invention according to the present invention.

본 발명에서, PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터는 바람직하게는 식물 발현 벡터이며, 더욱 바람직하게는 도4(A)에 기재된 재조합 벡터이나, 이에 제한되지 않는다. 대체로, 임의의 플라스미드 및 벡터는 숙주 내에서 복제 및 안정화 할 수 있다면 사용될 수 있다. 상기 발현 벡터의 중요한 특성은 복제 원점, 프로모터, 마커 유전자 및 번역 조절요소(translation control element)를 가지는 것이다. In the present invention, the recombinant vector containing the PatgGASA gene is preferably a plant expression vector, more preferably the recombinant vector described in Fig. 4A, but is not limited thereto. In principle, any plasmid and vector can be used if it can replicate and stabilize within the host. An important characteristic of the expression vector is that it has a replication origin, a promoter, a marker gene and a translation control element.

상기에서"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 것으로서 인위적인 수단에 의해 세포 내 재도입된 것이다. The term "recombinant" as used herein 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 modified and reintroduced intracellularly by an artificial means.

상기에서 "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.The term "vector" is used herein to refer to a DNA fragment (s), a 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.

본 발명의 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 벡터는 현재 식물 세포, 또는 잡종 DNA를 식물의 게놈 내에 적당하게 삽입시키는 새로운 식물이 생산될 수 있는 원형질체로 잡종 DNA 서열을 전이시키는데 이용되고 있다. A preferred example of the plant expression vector of the present invention is a Ti-plasmid vector capable of transferring a so-called T-region to plant cells when present in a suitable host such as Agrobacterium tuberculosis. Other types of Ti-plasmid vectors are currently being used to transfer hybrid DNA sequences to plant cells, or to protoplasts where new plants can be produced that appropriately insert hybrid DNA into the plant's genome.

본 발명에 따른 DNA를 식물 숙주에 도입시키는데 이용될 수 있는 다른 적합한 벡터는 이중 가닥 식물 바이러스(예를 들면, CamV) 및 단일 가닥 바이러스, 게미니 바이러스 등으로부터 유래될 수 있는 것과 같은 바이러스 벡터, 예를 들면 비완전성 식물 바이러스 벡터로부터 선택될 수 있다. 그러한 벡터의 사용은 특히 식물 숙주를 적당하게 형질전환 하는 것이 어려울 때 유리할 수 있다.
Other suitable vectors that can be used to introduce the DNA according to the present invention into a plant host include viral vectors such as those derived from double-stranded plant viruses (e.g., CamV) and single-stranded virus, germinavirus, For example, from non -complete plant virus vectors. The use of such vectors may be particularly advantageous when it is difficult to transform the plant host properly.

본 발명의 현사시 유래의 PatgGASA 유전자, 상기 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터, 상기 재조합 벡터를 이용하여 건조 스트레스 내성이 향상된 식물체 및 건조 스트레스에 대한 내성이 향상된 식물체의 생산방법에 대해 다양한 조건으로 실시한 바, 현사시 유래의 PatgGASA 유전자를 이용해 형질전환시킨 식물은 건조 스트레스 하에서 형질전환되지 않은 대조구(WT) 현사시와 비교하여 높은 엽록소 형광량을 나타내었다. 또한, 다시 물을 주었을 때의 회복력이 대조구에 비하여 탁월하였다. 따라서 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 상기에서 언급한 조건에 의해 현사시 유래의 PatgGASA 유전자, 상기 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터, 상기 재조합 벡터를 이용하여 건조 스트레스 내성이 향상된 식물체 및 건조 스트레스에 대한 내성이 향상된 식물체의 생산방법을 제공하는 것이 바람직하다.
PatgGASA gene derived from the present invention of the present invention, a recombinant vector comprising the PatgGASA gene, using the recombinant vector was carried out under various conditions for the production method of plants with improved dry stress resistance and plants with improved resistance to dry stress, Plants transformed with the PatgGASA gene derived from suspending showed high chlorophyll fluorescence compared to untransfected control (WT) suspending under dry stress. In addition, the resilience when watering again was superior to the control. Therefore, in order to achieve the object of the present invention under the above-mentioned conditions, PatgGASA gene derived from the suspension, recombinant vector containing the PatgGASA gene, plants with improved dry stress resistance using the recombinant vector and resistance to dry stress It is desirable to provide an improved method for producing plants.

이하 본 발명의 내용을 실험예를 통하여 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로 본 발명의 권리범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the content of the present invention will be described in detail through experimental examples. However, these are for the purpose of illustrating the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited thereto.

<실험예><Experimental Example>

[1] 실험 재료 및 방법[1] materials and methods

(1) 식물 재료, 배양 조건 및 스트레스 처리(1) plant materials, culture conditions and stress treatment

식물재료로 현사시(Populus alba × P. tremula var. glandulosa)를 사용하였다(Choi et al, 2001, J Plant Biotech, 3, 83-88). 250㎖ 삼각플라스크에 100㎖의 액체배지를 분주한 다음 0.4 g의 현탁배양세포를 넣고 130 rpm, 22±1℃, 20 μmol m2s-1의 광조건으로 현탁배양 하였다(Lee et al, 2005, Plant Sci, 169, 1118-1124). Suspension (Pulus alba × P. tremula var. Glandulosa ) was used as the plant material (Choi et al, 2001, J Plant Biotech, 3, 83-88). 100 ml of liquid medium was dispensed into a 250 ml Erlenmeyer flask, and 0.4 g of suspension cultured cells were added and suspended in 130 rpm, 22 ± 1 ° C, and light conditions of 20 μmol m 2 s -1 (Lee et al, 2005). , Plant Sci, 169, 1118-1124).

액체배지는 MS배지(Murashige and Skoog 1962, Physiol Plant, 15, 473-497)에 2,4-D 1.0mg/L, NAA 0.1mg/L, 6-BAP 0.01mg/L 및 sucrose 3%를 첨가한 후 상기 배지를 1M NaOH 처리에 의해 배지의 pH를 5.8이 되도록 적정하고 121℃에서 15분간 고압증기멸균한 후 사용하였다.Liquid medium added 2,4-D 1.0mg / L, NAA 0.1mg / L, 6-BAP 0.01mg / L and 3% sucrose to MS medium (Murashige and Skoog 1962, Physiol Plant, 15, 473-497) After the medium was titrated to pH 5.8 by 1M NaOH treatment and autoclaved at 121 ° C. for 15 minutes, it was used.

현탁배양세포의 세포생장곡선 조사를 위해 계대 후 26일 동안 2일 간격으로 배양세포를 수거하여 생중량을 측정하였다(Lee et al, 2007, Physiol Plant, 131, 599-613).In order to investigate the cell growth curve of suspension cultured cells, cultured cells were harvested at intervals of 2 days for 26 days after passage (Lee et al, 2007, Physiol Plant, 131, 599-613).

비생물적 스트레스에 대한 반응을 조사하기 위해 계대 5일령의 현사시 현탁배양세포에 건조(250 mM 만니톨, Man), 염(150 mM 염화나트륨, NaCl)을 첨가하였다. 비생물적 스트레스와 관련된 식물호르몬인 앱시스산은 최종농도가 25μM이 되도록 처리하였다. 저온 처리는 현탁배양세포가 들어있는 삼각플라스크를 얼음이 들어있는 아이스 박스(ice box)에 꽂아 130rpm으로 진탕배양 하였으며, 이때 배지의 온도는 2℃이었다. 처리에 따른 배양시간은 2시간과 10시간 동안 진행하고 현탁배양세포를 각각 회수하였다. 대조구는 스트레스 처리에 사용된 동일한 현탁배양세포를 아무런 처리 없이 2시간과 10시간 후에 각각 회수하였다. 모든 현탁배양세포는 진공펌프를 이용하여 배지를 제거하고 액체질소에 얼린 다음 -70℃에 보관하였다.To examine the response to abiotic stress, dry (250 mM mannitol, Man) and salt (150 mM sodium chloride, NaCl) were added to suspension cultured cells at five days of age. The abscisic acid, a plant hormone associated with abiotic stress, was treated to a final concentration of 25 μM. In the low temperature treatment, the Erlenmeyer flask containing suspension culture cells was placed in an ice box containing ice and shaken at 130 rpm, and the temperature of the medium was 2 ° C. Incubation time according to the treatment was carried out for 2 hours and 10 hours, and the suspension cultured cells were recovered. The control was used to recover the same suspension cultured cells used for stress treatment after 2 hours and 10 hours, respectively, without any treatment. All suspension cultured cells were removed from the medium using a vacuum pump, frozen in liquid nitrogen and stored at -70 ° C.

형질전환 현사시의 건조 스트레스 대한 내성을 조사하기 위하여 식물체를 24±1℃, 50% 상대 습도 및 16시간 광/8시간 암의 광주기에서 8주간 생장시켰다. 건조 처리 1일 전에 최대 토양 수분함량(약 48%)이 될 때까지 물을 준 다음, 11일간 물을 주지 않았다. 건조 처리 11일에 다시 토양 수분함량이 최대로 회복될 때까지 물을 주고 식물의 상태를 관찰하였다. 토양 수분함량은 moisture probe meter(ICT international Pty Ltd, Australia)를 사용하여 3반복으로 측정하였다. 건조 스트레스에 대한 형질전환 현사시의 내성은 엽록소 형광량을 측정하여 확인하였다. 엽록소 형광량은 Poket PEA Chlorophyll Fluorimeter(Hansatech, England)를 사용하여 측정하였다.
Plants were grown for 8 weeks in the photoperiod of 24 ± 1 ° C., 50% relative humidity, and 16 h light / 8 h cancer to investigate the dry stress resistance during transgenic suspension. One day before the drying treatment, water was supplied until the maximum soil moisture content (about 48%) was reached, followed by no water for 11 days. Water was observed and the condition of the plants was observed until the soil moisture content was restored to the maximum at 11 days of drying. Soil moisture content was measured in three repetitions using a moisture probe meter (ICT international Pty Ltd, Australia). Resistance to transgenic susceptibility to dry stress was confirmed by measuring chlorophyll fluorescence. Chlorophyll fluorescence was measured using a Poket PEA Chlorophyll Fluorimeter (Hansatech, England).

(2) 유전자의 분리 및 염기서열 분석 (2) Gene isolation and sequence analysis

현사시의 현탁배양세포 유래의 EST(expressed sequence tag) 분석(Lee et al, 2005, Plant Sci, 169, 1118-1124)을 통하여 식물에서 보고된 GASA 유전자와 서열 상동성을 보이는 cDNA 클론을 선발하였다. Expressed sequence tag (EST) analysis from suspension cultured cells (Lee et al, 2005, Plant Sci, 169, 1118-1124) during suspension showed that cDNA clones showing sequence homology with GASA genes reported in plants were selected.

선발된 cDNA 클론의 염기서열을 결정한 다음 Vector NTI advance 10.0(Invitrogen, USA)을 이용하여 예상 아미노산 서열과 분자량 등을 조사하였다. 시그널 펩티드의 분석은 SignalP 4.0 server(http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/)를 사용하여 실시하였다. After determining the nucleotide sequence of the selected cDNA clone, the expected amino acid sequence and molecular weight were examined using Vector NTI advance 10.0 (Invitrogen, USA). Analysis of the signal peptide was carried out using SignalP 4.0 server (http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/).

단백질의 상동성 분석은 Uniprot program(http://www.uniprot.org/align/)으로 ClustalW algorithm을 사용하여 실시하였다. Phylogenetic tree는 MEGA4.1(beta)을 사용하여 NJ method로 작성하였다.
Protein homology analysis was performed using the ClustalW algorithm with the Uniprot program (http://www.uniprot.org/align/). Phylogenetic tree was written by NJ method using MEGA4.1 (beta).

(3) Genomic DNA 및 total RNA 분리 (3) Genomic DNA and total RNA isolation

완전히 전개된 현사시의 잎으로부터 MagaExtractor plant genome(Toyobo Co, Japan)을 이용하여 사용자 매뉴얼에 따라 genomic DNA를 분리하였다. Total RNA는 현탁배양세포 또는 잎에 액체질소를 붓고 유발로 간 후 TRI Reagent(Molecular Research Center, USA)를 이용하여 사용자 매뉴얼에 따라 분리하였다.
Genomic DNA was isolated from a fully developed suspension leaf using MagaExtractor plant genome (Toyobo Co, Japan) according to the user manual. Total RNA was poured into suspension cultured cells or leaves and poured into nitrogen, followed by induction, and isolated according to the user's manual using TRI Reagent (Molecular Research Center, USA).

(4) Southern 및 northern blot 분석 (4) Southern and northern blot analysis

10㎍의 genomic DNA를 제한효소 BamHI, EcoRI, HindIII 및 XbaI으로 완전히 절단한 다음 에탄올 침전 방법으로 회수하였다. 제한효소로 절단된 genomic DNA를 1% 아가로스 겔(agarose gel)에서 전기영동하고 capillary transfer 방법으로 Hybond-XL nylon membrane(Amersham-Pharmacia Biotech Inc, UK)에 전이시켰다. 10 μg of genomic DNA was completely digested with restriction enzymes Bam HI, Eco RI, Hi nd III and Xba I, and then recovered by ethanol precipitation. Restricted enzyme digested genomic DNA was electrophoresed on 1% agarose gel and transferred to Hybond-XL nylon membrane (Amersham-Pharmacia Biotech Inc, UK) by capillary transfer method.

Total RNA 10㎍을 1.2% 포름알데히디 아가로스 겔(formaldehyde agarose gel)로 전기영동한 다음 capillary transfer 방법을 이용하여 Hybond-XL nylon membrane에 전이시켰다. 10 μg of total RNA was electrophoresed with a 1.2% formaldehyde agarose gel and then transferred to a Hybond-XL nylon membrane using a capillary transfer method.

프로브(Probe)로 사용할 cDNA의 방사능 표식을 위하여 Multiprime labelling kit(Amersham Co, USA)를 이용하여 사용자 매뉴얼에 따라 반응시켰다. Membrane을 10ml의 1×PerfectHYB plus hybridization buffer(Sigma, USA)에 넣고 68℃에서 1시간 동안 전처리 하였다. α-32P로 표식된 현사시의 GASA(Patg GASA) cDNA를 5분간 끓여 변성시킨 후 얼음에 냉각시켰다. 변성된 probe를 hybridization 반응액에 첨가하고 68℃에서 12시간 동안 hybridization을 실시하였다. 반응이 끝난 membrane은 0.2× SSC-0.1% SDS 용액으로 65℃에서 15분간 3회 세정하였다. Membrane을 X-ray 필름에 부착한 다음 -70℃에서 3일간 노출시킨 후 현상하였다.
For the radiolabeling of cDNA to be used as a probe (Probe) was reacted according to the user manual using a Multiprime labeling kit (Amersham Co, USA). Membrane 10ml 1 × PerfectHYB plus hybridization buffer (Sigma, USA) and pretreated at 68 ° C for 1 hour. Suspended GASA (Patg GASA) cDNA labeled with α - 32 P was boiled for 5 minutes to denature and then cooled on ice. The denatured probe was added to the hybridization reaction solution and hybridization was performed at 68 ° C for 12 hours. After the reaction, the membrane was washed with 0.2 × SSC-0.1% SDS solution at 65 ° C. for 15 minutes three times. Membranes were attached to the X-ray film, exposed at -70 ° C for 3 days, and then developed.

(5) 형질전환 벡터 제작과 현사시의 형질전환 (5) Transformation vector production and transformation at present time

PatgGASA 유전자의 과발현 벡터 제작을 위해 정방향 프라이머 (5'- GAGTCTAGAGGATCCAGCACCATG-3'; 서열번호 3)와 역방향 프라이머 (5'- GGTAGCTAGAGCTCAAGGTCAAGGG-3'; 서열번호 4)를 사용하여 PCR 증폭하였다. PCR was amplified using a forward primer (5′-GAGTCTAGAGGATCCAGCACCATG-3 ′; SEQ ID NO: 3) and a reverse primer (5′-GGTAGCTAGAGCTCAAGGTCAAGGG-3 ′; SEQ ID NO: 4) for the overexpression of the PatgGASA gene.

PCR 반응은 Hipi PCR premix(ELPLIS, Korea)를 이용하여 사용자 매뉴얼에 따라 서열번호 1의 염기서열을 지니는 PatgGASA 유전자의 plasmid DNA 50 pg, 유전자 특이적 프라이머인 서열번호 3의 포워드 프라이머 및 서열번호 4의 리버스 프라이머 각각 10 μM을 포함하는 총 부피 20 ㎕로 수행하였다. PCR 증폭은 98℃에서 30초, 58℃에서 30초 및 72℃에서 30초간의 35 사이클 동안 자동 써머 사이클러(Biometra, Germany)에서 수행하였다. PCR 산물은 1.0% 아가로스 젤에서 분리하였다. 분리한 PCR 산물은 UltraClean 15 DNA purification Kit(MoBio, Korea)를 이용하여 사용자 매뉴얼에 따라 정제하고, pGEM-T easy 벡터(Promega, USA)에 서브클로닝 하였다. PatgGASA의 삽입이 검증된 plasmid DNA를 제한효소 BamHI과 SacI으로 완전히 절단한 후 1.0% 아가로스 젤에서 전기영동하고 분리하였다. 분리한 단편을 UltraClean 15 DNA purification Kit(MoBio, Korea)를 사용하여 정제한 다음 pBI121 벡터의 BamHI/SacI 위치에 삽입하여 PatgGASA 과발현 벡터인 pBI121-PatgGASA를 제작하였다. The PCR reaction was performed using Hipi PCR premix (ELPLIS, Korea) according to the user's manual, 50 pg of plasmid DNA of PatgGASA gene having a nucleotide sequence of SEQ ID NO. 1, a forward primer of SEQ ID NO. Reverse primers were performed with a total volume of 20 μl each containing 10 μM. PCR amplification was performed in an automatic summer cycler (Biometra, Germany) for 35 cycles of 30 seconds at 98 ° C., 30 seconds at 58 ° C. and 30 seconds at 72 ° C. PCR products were separated on 1.0% agarose gel. The separated PCR products were purified using UltraClean 15 DNA purification kit (MoBio, Korea) according to the user's manual and subcloned into pGEM-T easy vector (Promega, USA). Plasmid DNA with PatgGASA insertion was verified by complete digestion with restriction enzymes Bam HI and Sac I, followed by electrophoresis and separation on 1.0% agarose gel. The isolated fragment was purified using an UltraClean 15 DNA purification Kit (MoBio, Korea), and inserted into the Bam HI / Sac I position of the pBI121 vector to prepare a PatgGASA overexpression vector, pBI121-PatgGASA.

PatgGASA의 과발현 벡터를 Agrobacterium tumefaciens LBA4404에 도입한 다음 현사시의 형질전환을 위한 표준실험방법(Noh et al, 1994, Res Rep For Gen Res Inst Kor, 30, 114-120; Kim et al, 2011, Plant Biotecchnol J, 9, 334-347)에 따라 형질전환시켰다. Standard test method for transfection of the current phase after introducing PatgGASA overexpression vector into Agrobacterium tumefaciens LBA4404 (Noh et al, 1994, Res Rep For Gen Res Inst Kor, 30, 114-120; Kim et al, 2011, Plant Biotecchnol J, 9, 334-347).

형질전환된 현사시의 절간조직으로부터 캘러스를 유도하고 카나마이신에서 선발된 캘러스를 줄기 유도배지로 옮겨 재분화를 유도한 다음 뿌리 유도배지로 옮겨 뿌리를 유도하였다. 캘러스 유도배지는 MS 배지 4.4g, 2,4-D 1㎎/L, NAA 0.1㎎/L, BA 0.01mg/L, sucrose 3%를 첨가하고 pH 5.8로 적정하였다. 줄기 유도배지는 WPM 2.46g, Zeatin 1㎎/L, BAP 0.1㎎/L, NAA 0.01㎎/L, sucrose 3%를 첨가하고 pH 5.5로 적정하였다. 뿌리 유도배지는 MS 배지 4.4g, IBA 0.2㎎/L, sucorse 3%를 첨가하고 pH 5.8로 적정하였다. 모든 배지에 카나마이신 50㎎/L와 세포탁심 250㎎/L을 첨가하였다. Callus was induced from transverse interstitial tissues, and the callus selected from kanamycin was transferred to stem-induced medium to induce differentiation, and then to root-induced medium. The callus induction medium was prepared by adding 4.4 g of MS medium, 1 mg / L of 2,4-D, 0.1 mg / L of NAA, 0.01 mg / L of BA and 3% of sucrose and titrating to pH 5.8. Stem induction medium was titrated to pH 5.5 with 2.46 g of WPM, 1 mg / L Zeatin, 0.1 mg / L BAP, 0.01 mg / L NAA, and 3% sucrose. Root induction medium was prepared by adding 4.4 g of MS medium, 0.2 mg / L of IBA and 3% of sucrose, and titrating to pH 5.8. 50 mg / L of kanamycin and 250 mg / L of Cytaxime were added to all the media.

형질전환 식물체는 카나마이신이 들어있는 배지에서 재분화한 식물체의 genomic DNA를 분리한 후 PCR 분석하여 유전자의 도입을 확인하였다. 유전자의 도입 검증을 위해 정방향 프라이머(5'-TGCTTCACAAACCAAGGCAAGTAAT-3'; 서열번호 5)와 역방향 프라이머(5'-CTTGTTGCCATAAGTACCAGGAGG-3'; 서열번호 6)를 사용하여 PCR 증폭하였다. PCR 반응은 Ex-Taq DNA 폴리머라아제(Takara, Japan)에 35S 프로모터의 일부서열을 지니는 서열번호 5의 포워드 프라이머와 PatgGASA 유전자의 일부서열을 지니는 서열번호 6의 리버스 프라이머를 각각 10μM 첨가하고, PatgGASA 유전자가 도입된 현사시의 genomic DNA 또는 형질전환하지 않은 현사시(WT)의 genomic DNA 100 pg을 포함하는 총 부피 50㎕로 수행하였다. PCR 증폭은 98℃에서 5분 후 98℃에서 30초, 55℃에서 30초 72℃에서 40초간의 35 사이클 동안 자동 써머 사이클러(Biometra, Germany)에서 수행하였다. PCR 산물은 1.0% 아가로스 겔에 전기영동하고 UV 광에서 시각화하였다. The transgenic plants isolated genomic DNA of the redifferentiated plant from the medium containing kanamycin and PCR analysis to confirm the introduction of the gene. PCR was amplified using a forward primer (5'-TGCTTCACAAACCAAGGCAAGTAAT-3 '; SEQ ID NO: 5) and a reverse primer (5'-CTTGTTGCCATAAGTACCAGGAGG-3'; SEQ ID NO: 6) to verify the introduction of the gene. The PCR reaction was performed by adding 10 μM of each of the forward primer of SEQ ID NO: 5 having a partial sequence of the 35S promoter and the reverse primer of SEQ ID NO: 6 having a partial sequence of the PatgGASA gene to Ex-Taq DNA polymerase (Takara, Japan), and PatgGASA. A total volume of 50 µl containing 100 pg of genomic DNA in transfected or transgenic untransfected genomic DNA (WT) was performed. PCR amplification was performed in an automatic thermocycler (Biometra, Germany) for 35 cycles of 5 seconds at 98 ° C., 30 seconds at 98 ° C., 30 seconds at 55 ° C., and 30 seconds at 72 ° C. for 40 seconds. PCR products were electrophoresed on 1.0% agarose gel and visualized in UV light.

형질전환 현사시에서 도입 유전자의 발현을 Quantitative Real-Time PCR(qRT-PCR)로 확인하였다. 이 때 PatgGASA 유전자에 특이적인 정방향 프라이머(5'- TAGCCTCAGTCGCAATTCTCCC-3'; 서열번호 7)와 역방향 프라이머(5'- AGGCATGTCGCACAGCATTT-3'; 서열번호 8)를 사용하였다. qRT-PCR을 위해서 형질전환 현사시 및 형질전환하지 않는 현사시(WT)의 total RNA 1㎍을 주형으로 PrimeScript RT reagent Kit with gDNA Eraser(Takara, Japan)를 사용하여 사용자 매뉴얼에 따라 첫 번째 가닥 cDNA를 합성하였다. qRT-PCR 반응은 첫 번째 가닥 cDNA 반응 생성물 전체 10㎕ 중 2㎕, 유전자 특이적 프라이머 10μM 및 SYBR Premix EX Taq II(Takara, Japan) 10㎕을 포함하는 총 부피 20㎕를 이용하여 수행하였다. qRT-PCR 증폭은 95℃에서 3분 후 95℃에서 10초, 60℃에서 10초 72℃에서 30초간의 40 사이클 동안 Multi-color Real-time PCR System CFX96(Bio-Rad, USA)에서 수행하였다. PCR 산물은 1.0% 아가로스 젤에 전기영동하고 UV 광에서 시각화하였다. 인터널컨트롤 유전자로서 루비스코 스몰서브유닛의 정방향 프라이머(5'-CGGCTTGGAGGCGATAAAACTGAT-3'; 서열번호 9)와 역방향 프라이머(5'-CGCGGCCGAGGTACTATGATGGAC-3'; 서열번호 10)를 사용하였다.
Expression of the transgene at transfections was confirmed by Quantitative Real-Time PCR (qRT-PCR). At this time, a forward primer (5'-TAGCCTCAGTCGCAATTCTCCC-3 '; SEQ ID NO: 7) and a reverse primer (5'- AGGCATGTCGCACAGCATTT-3'; SEQ ID NO: 8) specific for the PatgGASA gene were used. For qRT-PCR, first strand cDNA was synthesized according to the user's manual using PrimeScript RT reagent Kit with gDNA Eraser (Takara, Japan) with 1 μg of total RNA of transgenic and non-transgenic WT Respectively. The qRT-PCR reaction was carried out using a total volume of 20 μl containing 2 μl of 10 μl of the first strand cDNA reaction product, 10 μM of the gene-specific primer and 10 μl of SYBR Premix EX Taq II (Takara, Japan). qRT-PCR amplification was performed in a multi-color Real-time PCR System CFX96 (Bio-Rad, USA) for 40 cycles of 95 ° C for 3 minutes, 95 ° C for 10 seconds, 60 ° C for 10 seconds and 72 ° C for 30 seconds . The PCR products were electrophoresed on 1.0% agarose gel and visualized in UV light. A forward primer (5'-CGGCTTGGAGGCGATAAAACTGAT-3 '; SEQ ID NO: 9) and a reverse primer (5'-CGCGGCCGAGGTACTATGATGGAC-3'; SEQ ID NO: 10) of Rubisco Small Subunit were used as internal control genes.

[2] 결과[2] results

상기 [1] 실험재료 및 방법에서의 결과를 도 1(A) 내지 도 5(C)에 나타내었다. Results of the above [1] experimental materials and methods are shown in Figs. 1 (A) to 5 (C).

도 1(A)는 현사시(Populus alba × P. tremula var. glandulosa)에서 분리한 PatgGASA 단백질, 검은미루나무의 PtGASA 단백질, 애기장대 GASA 패밀리 단백질들(AtGASA1, AtGASA4, AtGASA5)과의 다중 서열 정렬을 나타낸 것으로, 이때 다중 서열 비교는 ClustalW 프로그램을 사용하였다. 아미노산 서열 분석 결과, 아미노 말단의 시그널 펩티드와 카르복시 말단의 12개의 시스테인 잔기를 가진다. 상기의 아미노 말단에 잘 보존된 시그널 펩티드는 박스로 표시하였고 카르복시 말단에 잘 보존된 12개의 시스테인(Cysteine, C) 잔기는 별표로 표시하였다. 그리고 시그널 펩티드가 단백질로부터 떨어져 나오는 부위인 절단부위는 화살표 머리로 표시하였다.FIG. 1 (A) is a multiple sequence alignment of the hyeonsasi (Populus alba × P. Tremula var . Glandulosa) to separate one PatgGASA protein, PtGASA protein, Arabidopsis GASA family proteins of black cottonwood trees in a (AtGASA1, AtGASA4, AtGASA5) As shown, multiple sequence comparisons were performed using the ClustalW program. Amino acid sequencing results in a signal peptide at the amino terminus and 12 cysteine residues at the carboxy terminus. Signal peptides well conserved at the amino terminus are indicated by boxes, and twelve Cysteine (C) residues well conserved at the carboxy terminus are indicated by asterisks. The cleavage site, where the signal peptide is released from the protein, is indicated by the arrow head.

도 1(B)는 현사시(Populus alba × P. tremula var. glandulosa)에서 분리한 PatgGASA 단백질과 검은미루나무의 PtGASA 단백질, 애기장대의 GASA 패밀리 단백질들(AtGASA1, AtGASA2, AtGASA3, AtGASA4, AtGASA5) 및 옥수수의 GAST1(gibberellic acid stimulated transcript 1, ZmGAST1)의 유연관계를 비교한 PatgGASA 단백질의 계통분석 결과이다. Phylogenetic tree는 Mega 4.1을 이용하여 작성하였다. 분기점(branches)의 숫자는 백분율로 표기된 부스트랩 값(bootstrap value)이다. 부트스트랩 분석은 1,000반복으로 수행하였으며 값은 백분율로 나타내었다. 단백질 계통분석 결과, PatgGASA는 검은미루나무의 GASA와 아미노산 서열이 98% 일치하였고 애기장대의 GASA 패밀리 단백질들 중 AtGASA5와 아미노산 서열이 68% 일치하였다. 따라서 현사시의 PatgGASA는 검은미루나무의 GASA와 가장 높은 유연관계를 나타내었다. FIG. 1 (B) hyeonsasi (Populus alba × P. Tremula var . Glandulosa) to separate one PatgGASA protein and GASA family of black cottonwood PtGASA of trees protein, Arabidopsis proteins from (AtGASA1, AtGASA2, AtGASA3, AtGASA4 , AtGASA5) and This is a result of phylogenetic analysis of PatgGASA protein comparing the soft relationship between corn GAST1 (gibberellic acid stimulated transcript 1, ZmGAST1). The phylogenetic tree was created using Mega 4.1. The number of branches is the bootstrap value expressed as a percentage. The bootstrap analysis was performed with 1,000 iterations and the values were expressed as a percentage. In protein phylogenetic analysis, PatgGASA was 98% identical to the GASA of black cottonwood and AtGASA5 among the GASA family proteins of Arabidopsis was 68% identical. Hence, PatgGASA at present was the most flexible to GASA of cottonwood trees.

도2는 현사시의 염색체 DNA를 사용한 서던 블랏(Southern blot) 분석 결과를 나타낸 것으로서, 현사시의 염색체 DNA를 사용한 서던 블랏 분석 결과 PatgGASA 유전자가 현사시의 염색체에 1∼2 copy로 존재하였다. 한편 도 2에서 B는 BamHI, EI는 EcoRI, H는 HindIII, X는 XbaI을 의미한다.FIG. 2 shows Southern blot analysis results using chromosomal DNA at the time of suspension, and Southern blot analysis using chromosomal DNA at the time of presence showed that PatgGASA gene was present in 1 to 2 copies of the chromosomes at the time of suspension. Meanwhile, in FIG. 2, B means Bam HI, EI means Eco RI, H means Hin dIII, and X means Xba I.

도 3(A) 내지 도 3(C)는 현사시 현탁배양세포에서 다양한 조건에 따른 PatgGASA 유전자의 발현 분석 결과로서, 도 3(A)는 현사시 현탁배양세포의 배양일(0일∼24일)에 따른 생장곡선을 나타낸 것이고, 도 3(B)는 현사시 현탁배양세포 생장곡선의 생장 단계별(4일∼24일) 현사시 PatgGASA 유전자의 발현을 나타낸 것이고, 도 4(C)는 현탁배양세포에 아무런 처리를 하지 않은 것(Con), 현사시 현탁배양세포에 건조(250 mM 만니톨, Man), 염(150 mM 염화나트륨, NaCl), 저온(2℃, Cold), 앱시스산(25 μM, ABA)을 각각 처리한 다음 2시간 및 10시간 진탕배양한 후 PatgGASA 유전자의 발현을 나타낸 것이다. 도 3(A)내지 도 3(B)는 현사시의 PatgGASA 유전자는 현탁배양세포의 생장 단계에 따라 다르게 발현한다는 것을 보여주는 결과로서, PatgGASA 유전자는 현탁배양세포의 생장 단계 중 유도기에서 초기 대수증식기에 거쳐 높은 발현을 나타내다가 이후 발현이 크게 감소하였다. 도 3(C)는 비생물적 스트레스에 대한 PatgGASA 유전자의 발현을 조사한 결과로서, PatgGASA 유전자가 건조 및 염 스트레스 처리 2시간에서 대조구와 비교하여 발현차이가 없으나 건조 및 염 스트레스 처리 10시간에서 발현이 감소하였다. Figure 3 (A) to Figure 3 (C) is a result of analysis of the expression of the PatgGASA gene according to various conditions in suspension cultured cells, Figure 3 (A) is a culture day (0 days to 24 days) of suspension culture cells during suspension Figure 3 (B) shows the expression of the PatgGASA gene at the stage of growth (4 days to 24 days) of the suspension growth culture growth curve of suspension culture cells (4), Figure 4 (C) shows no treatment to suspension culture cells Treated (Con), suspended suspension cultured cells (250 mM mannitol, Man), salt (150 mM sodium chloride, NaCl), low temperature (2 ℃, Cold), abscisic acid (25 μM, ABA) respectively After 2 and 10 hours shaking culture, PatgGASA gene expression is shown. 3 (A) to 3 (B) show that the PatgGASA gene at the time of suspension is expressed differently according to the growth stage of suspension cultured cells. Higher expression was followed by a significant decrease in expression. Figure 3 (C) is a result of examining the expression of PatgGASA gene for abiotic stress, PatgGASA gene is no expression difference compared to the control at 2 hours of drying and salt stress treatment, but the expression was not at 10 hours of drying and salt stress treatment Decreased.

도 4(A) 내지 도 4(C)는 PatgGASA 유전자의 과발현 벡터 제작과 형질전환 현사시의 선발에 관한 것으로서, 도 4(A)는 PatgGASA 유전자를 pBI121 벡터에 삽입하여 제작한 발현벡터의 유전자 지도이고, 도 4(B)는 PatgGASA 유전자를 도입한 형질전환 현사시의 genomic PCR 결과 및 형질전환하지 않은 현사시인 대조구(WT)의 genomic PCR 결과이고, 도 4(C)는 형질전환하지 않은 현사시인 대조구(WT) 및 형질전환 현사시(PatgGASA-OX)에 대한 PatgGASA 유전자의 발현을 qRT-PCR로 분석한 결과이다. 4 (A) to 4 (C) are directed to the production of overexpression vector of PatgGASA gene and selection at the time of transformation, and FIG. 4 (A) is a gene map of the expression vector prepared by inserting PatgGASA gene into pBI121 vector. 4 (B) shows the results of genomic PCR of the transgenic suspension with the PatgGASA gene and the result of the genomic PCR of the control (WT) without the untransfected suspension, and FIG. The expression of PatgGASA gene for WT) and transgenic suspension (PatgGASA-OX) is analyzed by qRT-PCR.

PatgGASA 유전자의 과발현 벡터를 제작한 다음 현사시에 형질전환 하였다. PatgGASA 유전자의 도입 여부는 genomic DNA PCR을 통해 확인하였다. 그 결과 PatgGASA 유전자 증폭산물이 형질전환하지 않은 대조구(WT)에서는 관찰되지 않은 반면 형질전환된 현사시(PatgGASA-OX27 또는 28)에서 증폭산물이 나타나 형질전환이 정상적으로 이루어졌음을 확인하였다. 형질전환 현사시에서 PatgGASA 유전자의 발현수준을 qRT-PCR로 확인한 결과, 대조구에 비하여 형질전환 현사시에서 PatgGASA 유전자의 발현이 200∼250배 이상 증가하였다. An overexpression vector of PatgGASA gene was constructed and transformed at the time of manifestation. The introduction of PatgGASA gene was confirmed by genomic DNA PCR. As a result, the PatgGASA gene amplification product was not observed in the non-transformed control group (WT), whereas the amplification product appeared in the transformed suspension (PatgGASA-OX27 or 28) to confirm that the transformation was performed normally. As a result of confirming the expression level of PatgGASA gene by qRT-PCR in transgenic suspension, the expression of PatgGASA gene was increased by 200-250 times in transgenic suspension compared to the control.

도 5(A) 내지 도 5(C)는 PatgGASA 유전자의 발현이 증가된 형질전환 현사시의 건조 스트레스 내성을 나타낸 것으로서, 이때 8주간 온실에서 생육시킨 식물체를 11일간 건조 조건에 노출시킨 다음 다시 물을 주고 회복 정도를 조사하였다. 5 (A) to FIG. 5 (C) show dry stress resistance at the time of transgenic suspension with increased expression of PatgGASA gene, wherein plants grown in a greenhouse for 8 weeks were exposed to dry conditions for 11 days and then watered again. The degree of recovery was checked.

도 5(A)는 PatgGASA 유전자 과발현 현사시(PatgGASA-OX27 또는 28)와 형질전환하지 않은 대조구(WT) 현사시를 나타낸 것이고, 도 5(B)는 건조 스트레스 처리에 따른 PatgGASA 유전자 과발현 현사시(PatgGASA-OX27 또는 28)와 형질전환하지 않은 대조구(WT) 현사시의 엽록소 형광량(Fm/Fv)의 변화를 나타낸 것이고, 도 5(C)는 건조 스트레스 처리에 따른 PatgGASA 유전자 과발현 현사시(PatgGASA-OX27 또는 28)와 형질전환하지 않은 대조구(WT) 현사시의 토양수분함량(VWC, %)을 나타낸 것이다. FIG. 5 (A) shows control (WT) suspension without PatgGASA gene overexpression (PatgGASA-OX27 or 28). FIG. 5 (B) shows PatgGASA gene overexpression (PatgGASA-OX27) following dry stress treatment. Or 28) and untransformed control (WT) chlorophyll fluorescence (Fm / Fv) change in suspension, Figure 5 (C) is PatgGASA gene overexpression suspension (PatgGASA-OX27 or 28) following dry stress treatment And soil moisture content (VWC,%) at the time of untransformed control (WT) suspension.

건조 스트레스 내성 확인 결과, 과발현 형질전환 현사시(PatgGASA-OX27 또는 28)와 형질전환하지 않은 대조구(WT) 현사시는 모두 토양수분 함량이 점진적으로 감소하여 처리 11일 후에는 0에 도달한 반면, 형질전환하지 않은 대조구(WT) 현사시는 다시 물을 준 다음에도 회복하지 못하고 고사하였으나, PatgGASA 과발현 형질전환 현사시(PatgGASA-OX27 또는 28)는 정상적으로 생장을 유지하여 건조 스트레스에 강한 내성을 나타내었다. 이때 엽록소 형광량을 조사한 결과에서도 형질전환하지 않은 대조구(WT) 현사시는 식물체의 고사로 인해 처리 11일 이후 형광량이 0을 나타내었으나 PatgGASA 과발현 현사시(PatgGASA-OX27 또는 28)는 0.13∼0.51의 엽록소 형광량(Fv/Fm)을 유지하여 PatgGASA 과발현 현사시가 건조 스트레스에 내성을 보이는 것을 확인하였다.
As a result of confirming the dry stress resistance, both the overexpressed transgenic suspension (PatgGASA-OX27 or 28) and the untransfected control (WT) suspension gradually decreased the soil moisture content to reach 0 after 11 days of treatment. Untreated control (WT) suspensions failed to recover even after watering, but PatgGASA overexpressed transgenic suspensions (PatgGASA-OX27 or 28) maintained normal growth and showed strong resistance to dry stress. In the results of chlorophyll fluorescence, untransformed control (WT) suspension showed 0 fluorescence after 11 days of treatment due to plant death, but PatgGASA overexpression (PatgGASA-OX27 or 28) was 0.13 to 0.51. By maintaining the amount of light (Fv / Fm) it was confirmed that PatgGASA over-expression was resistant to dry stress.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실험예를 참조하여 설명하였지만 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 통상의 기술자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Although described with reference to the preferred experimental example of the present invention as described above, those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below It will be understood that various modifications and variations can be made to the invention.

본 발명에 의해 제공된 형질전환된 식물체는 건조 내성이 향상되어 건조한 토양에서도 농작물 및 수목의 생산성이 향상된 식물체를 제공할 수 있어 산림 관련 분야의 기술발전에 기여할 수 있어 산업상 이용가능성이 있다.The transformed plants provided by the present invention can provide improved plants and improved productivity of crops and trees even in dry soils, thereby contributing to the development of technology in the forest-related field, and thus have industrial applicability.

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Claims (13)

서열번호 1의 염기서열을 지니는 PatgGASA 유전자.PatgGASA gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. 제1항에 있어서,
서열번호 1의 염기서열은 현사시로부터 유래된 것 임을 특징으로 하는 유전자.
The method of claim 1,
Wherein the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 is derived from a prefecture.
서열번호 1의 염기서열을 지니는 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터.Recombinant vector comprising a PatgGASA gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. 제3항에 있어서,
재조합 벡터는 PatgGASA 유전자의 발현을 증가시킨 것임을 특징으로 하는 재조합 벡터
The method of claim 3,
The recombinant vector is a recombinant vector characterized by increased expression of the PatgGASA gene.
서열번호 1의 염기서열을 지니는 PatgGASA 유전자를 서열번호 3의 포워드 프라이머 및 서열번호 4의 리버스 프라이머를 이용하여 PCR 증폭하는 단계;
상기 증폭된 PCR 산물을 35S 프로모터와 카나마이신 표지를 포함하는 pBI121 벡터에 삽입하는 단계를 포함하는 서열번호 1의 염기서열을 지니는 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터의 제조방법.
PCR amplifying the PatgGASA gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 using a forward primer of SEQ ID NO: 3 and a reverse primer of SEQ ID NO: 4;
A method of preparing a recombinant vector comprising a PatgGASA gene having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 comprising inserting the amplified PCR product into a pBI121 vector comprising a 35S promoter and a kanamycin label.
제5항에 있어서,
PCR 증폭은 Hipi PCR premix(ELPLIS, Korea)에 서열번호 1의 염기서열을 지니는 PatgGASA 유전자의 plasmid DNA 50 pg, 유전자 특이적 프라이머인 서열번호 3의 포워드 프라이머 및 서열번호 4의 리버스 프라이머 각각 10 μM을 포함하는 총 부피 20 ㎕로 98℃에서 30초, 58℃에서 30초 및 72℃에서 30초간의 35 사이클 동안 자동 써머 사이클러(Biometra, Germany)에서 실시하고, pGEM-T easy에 도입된 PatgGASA의 plasmid DNA를 제한효소 XbaI과 SacI으로 완전히 절단한 후 1.0% 아가로스 젤에서 전기영동하고 분리하고 pBI121의 제한효소 부위 XbaI과 SacI 사이에 도입시키는 방법을 이용한 재조합 벡터의 제조방법.
6. The method of claim 5,
PCR amplification was performed in the Hipi PCR premix (ELPLIS, Korea) with 50 pg of plasmid DNA of PatgGASA gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, the forward primer of SEQ ID NO: 3, and the reverse primer of SEQ ID NO: 4, respectively. A total volume of 20 μl containing the PatgGASA introduced in pGEM-T easy, which was carried out in an automatic thermocycler (Biometra, Germany) for 35 cycles of 30 seconds at 98 ° C., 30 seconds at 58 ° C. and 30 seconds at 72 ° C. A method for producing a recombinant vector using a method in which plasmid DNA is completely cleaved with restriction enzymes Xba I and Sac I, electrophoresed and separated from a 1.0% agarose gel, and introduced between the restriction enzyme sites Xba I and SacI of pBI121.
서열번호 1의 염기서열을 지니는 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 형질 전환시킨 식물체.A plant transformed with a recombinant vector comprising a PatgGASA gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. 제7항에 있어서,
재조합 벡터는 pBI121-PatgGASA 과발현 벡터 임을 특징으로 하는 식물체.
8. The method of claim 7,
The recombinant vector is a plant characterized in that the pBI121-PatgGASA overexpression vector.
제7항에 있어서,
PatgGASA 유전자의 발현이 증가하는 재조합 벡터를 이용하여 건조 스트레스에 대한 내성이 향상되도록 형질 전환시킨 식물체.
8. The method of claim 7,
A plant transformed to improve resistance to dry stress using a recombinant vector having increased expression of PatgGASA gene.
제7항에 있어서,
상기 식물체는 현사시, 포플러 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 식물체
8. The method of claim 7,
The plant is a plant that is characterized in that any one selected from the time of the poplar, poplar
서열번호 1의 염기서열을 지니는 PatgGASA 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 형질 전환시킨 식물체의 생산방법.Method for producing a plant transformed using a recombinant vector containing the PatgGASA gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. 제11항에 있어서,
PatgGASA 유전자의 발현이 증가하는 재조합 벡터를 이용하여 건조 스트레스에 대한 내성이 향상되도록 형질 전환시킨 식물체의 생산방법.
12. The method of claim 11,
A method for producing a plant transformed to improve resistance to dry stress using a recombinant vector having increased PatgGASA gene expression.
제11항에 있어서,
식물체는 현사시, 포플러 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 식물체의 생산방법
12. The method of claim 11,
Plant is a method of producing a plant, characterized in that any one selected from the poplar, at the time of
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