KR101546728B1 - OgPT gene improving phosphaste uptake efficiency in plant and uses thererof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 식물의 인산 흡수 효율을 증진시키는 OgPT 유전자 및 이의 용도에 관한 것으로, 야생벼 유래의 인산 수송체 단백질 OgPT (Oryza gandiglumis phosphate transporter)를 코딩하는 유전자는 식물체의 인산 흡수 효율을 증진시키므로, 식물체에서 OgPT 유전자의 발현 조절을 통해 인산 흡수율이 증진되고 인산 결핍 스트레스를 효과적으로 극복할 수 있는 식물체를 개발하는데 이용할 수 있다.The present invention relates to an OgPT gene for promoting phosphoric acid absorption efficiency of a plant and a use thereof. Since a gene encoding a wild rice-derived phosphate transporter protein OgPT ( Oryza gandiglumis phosphate transporter) promotes phosphoric acid absorption efficiency of a plant, Can be used to develop plants that can enhance phosphorus uptake and overcome phosphorylation stress through modulation of OgPT gene expression.

Description

식물의 인산 흡수 효율을 증진시키는 OgPT 유전자 및 이의 용도 {OgPT gene improving phosphaste uptake efficiency in plant and uses thererof}OgPT gene promoting phosphoric acid uptake efficiency of plants and its use {OgPT gene improving phosphaste uptake efficiency in plant and uses thererof}

본 발명은 식물의 인산 흡수 효율을 증진시키는 OgPT 유전자 및 이의 용도에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 야생벼 유래의 인산 수송체 단백질 OgPT (Oryza gandiglumis phosphate transporter), 상기 단백질을 코딩하는 유전자, 상기 유전자를 포함하는 재조합 벡터, 상기 재조합 벡터로 형질전환된 숙주세포, 상기 OgPT 단백질에 대한 항체, 상기 OgPT 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 식물세포에 형질전환시켜 OgPT 유전자를 과발현하는 단계를 포함하는 야생형에 비해 식물체의 인산 흡수 효율을 증가시키는 방법, 상기 OgPT 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 이용한 야생형에 비해 인산 흡수 효율이 증진된 형질전환 식물체의 제조 방법, 상기 방법에 의해 제조된 인산 흡수 효율이 증진된 형질전환 식물체 및 이의 종자, 및 야생벼 유래의 OgPT 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 함유하는 식물체의 인산 흡수 효율 증진용 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to an OgPT gene for promoting phosphoric acid absorption efficiency of a plant and a use thereof, and more particularly, to an OgPT gene for OgPT gene ( Oryza gandiglumis phosphate transporter) derived from wild rice, a gene encoding the protein, And a step of overexpressing the OgPT gene by transforming the plant cell with a recombinant vector comprising the OgPT gene, an antibody against the OgPT protein, and a recombinant vector containing the recombinant vector, the host cell transformed with the recombinant vector, the antibody against the OgPT protein, , A method for producing a transgenic plant in which the efficiency of absorption of phosphoric acid is enhanced as compared with a wild type using a recombinant vector containing the OgPT gene, a method for producing transgenic plants having increased phosphorus absorption efficiency and a recombinant containing the gene OgPT of its seeds, stems and wild rice It relates to a composition for acid absorption efficiency increase of the plant containing an emitter.

인구의 급속한 증가로 인하여 식량 부족은 전 세계적으로 큰 문제가 되고 있으며, 이를 극복하기 위해 다수성 식량 작물의 육성이 요구되고 있다. 다수성 식량 작물을 육성하기 위해서는 작물에 충분한 영양소를 공급해야 한다. 이를 위해 비료를 투입하는데, 비료의 주요 성분 중 하나가 인산이다. 인산은 식물이 필요로 하는 필수 영양소 중 하나로 에너지 전달, 신호 전달, 효소 활성 조절, 대사산물의 생합성, 광합성 및 호흡 등 식물 세포 내에서 일어나는 모든 물질대사 과정에서 중요한 기능을 수행한다. 또한 인지질 및 핵산의 중요한 구성 성분이기 때문에 질소와 함께 식물체가 가장 많이 필요로 하는 영양원소이다.Due to the rapid increase in population, food shortage is becoming a big problem all over the world, and it is required to cultivate multi-sex food crops to overcome this problem. In order to cultivate multiple food crops, it is necessary to supply sufficient nutrients to the crops. One of the main ingredients of fertilizer is phosphoric acid. Phosphoric acid is one of the essential nutrients needed by plants and plays an important role in all metabolism processes occurring in plant cells such as energy transfer, signal transduction, regulation of enzyme activity, biosynthesis of metabolites, photosynthesis and respiration. It is also an important component of phospholipids and nucleic acids, and is the nutrient element most needed by plants along with nitrogen.

토양에는 인산이 많이 존재하지만 대부분의 토양 내 인산은 주로 식물이 이용할 수 없는 유기물 또는 철이나 알루미늄과 같은 금속 이온과 결합한 형태로 존재하기 때문에, 실제 식물이 이용할 수 있는 유효 인산의 양은 토양 속에 극히 적은 양으로 존재하고 있다. 또한, 비료로 인산을 공급하는 경우에도 토양에 존재하는 유기물 또는 금속 이온과 결합하여 식물이 이용할 수 없는 형태로 고정화되며, 특히, 산성 토양에서는 과다 축적된 알루미늄 이온으로 인해 활발한 고정화가 일어나기 때문에 토양의 인산 유효성이 더욱 낮아지게 되며, 이는 비료의 과잉 투입을 야기한다.Although there are a lot of phosphoric acid in the soil, most of the phosphoric acid in the soil exists in a form that is combined with an organic matter or a metal ion such as iron or aluminum which is not available to plants. Therefore, the amount of effective phosphoric acid available in actual plants is very small It is present in quantity. In addition, even when phosphoric acid is supplied as fertilizer, it is bonded to an organic matter or metal ion present in the soil and immobilized in a form that plants can not use. Particularly, in acidic soil, active immobilization occurs due to excessive accumulation of aluminum ions. The effectiveness of the phosphoric acid is further lowered, which causes an excessive introduction of fertilizer.

이처럼 작물 생장에 필요한 토양의 유효 인산 농도를 증가시키기 위해 처리되는 비료는 농업 생산 비용을 증가시키는 원인이 된다. 뿐만 아니라 비료의 과다 사용으로 인해 미처 흡수되지 못한 비료는 토양에 집적되고 토양 산성화를 일으켜 작물의 생육에 악영향을 미치며, 지하수 오염 및 지표수의 부영양화를 초래한다. 농업 환경의 오염은 농산물 생산에 있어서 양적 및 질적 저하를 가져올 뿐만 아니라, 생활 환경도 오염시켜 국민 건강을 위협하므로 그 오염원의 제거는 매우 중요한 문제이다. 이러한 문제는 투입되는 화학 비료의 양을 줄임으로써 해결할 수 있다. 현재 화학 비료를 대체하기 위한 여러 가지 유기질 비료가 개발되어 사용되고 있으나, 아직 많은 문제점이 남아있다. 이러한 문제의 근본적인 해결 방안은 식물의 인산 흡수력을 향상시킴으로써 비료의 사용량을 줄이는 것이다. 따라서 인산 결핍 조건에서도 효율적으로 생장 가능한 작물의 개발이 요구되고 있다.Thus, the fertilizer treated to increase the effective phosphoric acid concentration of the soil required for crop growth causes the increase in agricultural production costs. In addition, fertilizers that have not been absorbed due to excessive use of fertilizer are accumulated in the soil and acidify the soil, adversely affecting the growth of crops, causing groundwater pollution and eutrophication of surface water. The pollution of the agricultural environment not only leads to quantitative and qualitative deterioration in the production of agricultural products, but also pollutes the living environment and threatens the public health. This problem can be solved by reducing the amount of chemical fertilizer added. Currently, various organic fertilizers have been developed and used to replace chemical fertilizers, but many problems still remain. A fundamental solution to this problem is to reduce the use of fertilizer by improving the plant's ability to absorb phosphoric acid. Therefore, it is required to develop a crop that can grow efficiently even under the condition of phosphoric acid deficiency.

최근 야생벼 (Oryza gandiglumis)는 기존 재배벼에 없는 다양한 종류의 유용 유전자를 확보하기 위한 연구 작물로 주목받고 있다. 야생벼가 보유하고 있는 다양한 유용 유전자가 보고되고 있으나, 인산 결핍시 발현되는 인산 수송체 유전자에 대해서는 현재까지 보고된 바가 없다. 따라서 본 발명은 인산 결핍 조건에서 발현하여 인산 이용 효율을 증진시키는 야생벼 유래의 인산 수송체 유전자를 분석하고, 상기 유전자를 이용하여 인산 결핍 조건에 적응할 수 있는 식물체를 개발하고자 한다.Recently, wild rice ( Oryza gandiglumis ) has been attracting attention as a research crop for securing various kinds of useful genes that do not exist in existing cultivated rice. Various useful genes possessed by wild rice have been reported, but no transgenic gene has been reported to date in the case of phosphate deficiency. Accordingly, the present invention aims to analyze a transgenic transgenic gene derived from wild rice which is expressed under the conditions of phosphoric acid deficiency and enhance the utilization efficiency of phosphoric acid, and to develop a plant which can adapt to the phosphoric acid deficiency condition using the gene.

한편, 한국등록특허 제0654958호에는 '고친화성 인산운반체 유전자 (OsPT8) 및 상기 유전자로 형질전환된 인산 결핍 스트레스 저항성 식물'이 개시되어 있고, 한국공개특허 제2008-0074887호에는 '무기 인산을 고축적하는 식물 및 그 이용'이 개시되어 있다. 그러나 본 발명에서와 같이 식물의 인산 흡수 효율을 증진시키는 OgPT 유전자 및 이의 용도에 대해서는 개시된 바가 없다.On the other hand, Korean Patent No. 0654958 discloses a high-affinity phosphate carrier gene (OsPT8) and a phosphate-deficient stress-resistant plant transformed with the gene. In Korean Patent Publication No. 2008-0074887, Plants and their use ". However, as in the present invention, the OgPT gene which promotes the phosphoric acid absorption efficiency of plants and its use has not been disclosed.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명자들은 야생벼 유래의 인산 수송체 단백질 OgPT (Oryza gandiglumis phosphate transporter)를 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 형질전환된 벼 식물체를 인산 결핍 조건에서 배양했을 때, 야생형에 비해 식물체 내 인산 함량이 증가하는 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.The present invention is derived by the request as described above, the inventors of the wild rice-derived phosphoric acid transporter protein OgPT (Oryza gandiglumis phosphate transporter) was cultured under a phosphate-deficient condition, the present inventors completed the present invention by confirming that the phosphoric acid content in the plant was increased compared to the wild type.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 야생벼 유래의 인산 수송체 단백질 OgPT (Oryza gandiglumis phosphate transporter)를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a wild rice-derived phosphate transporter protein OgPT ( Oryza gandiglumis phosphate transporter).

또한, 본 발명은 상기 인산 수송체 단백질 OgPT를 코딩하는 유전자를 제공한다.The present invention also provides a gene encoding the transporter protein OgPT.

또한, 본 발명은 상기 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 제공한다.The present invention also provides a recombinant vector comprising the gene.

또한, 본 발명은 상기 재조합 벡터로 형질전환된 숙주세포를 제공한다.The present invention also provides a host cell transformed with the recombinant vector.

또한, 본 발명은 상기 OgPT 단백질에 대한 항체를 제공한다.The present invention also provides an antibody against the OgPT protein.

또한, 본 발명은 OgPT 단백질을 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 식물세포에 형질전환시켜 OgPT 유전자를 과발현하는 단계를 포함하는 야생형에 비해 식물체의 인산 흡수 효율을 증가시키는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for increasing the phosphoric acid uptake efficiency of a plant as compared to a wild type, comprising the step of overexpressing an OgPT gene by transforming a plant cell with a recombinant vector comprising a gene encoding an OgPT protein.

또한, 본 발명은 OgPT 단백질을 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 이용한 야생형에 비해 인산 흡수 효율이 증진된 형질전환 식물체의 제조 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing a transgenic plant having increased phosphorus absorption efficiency as compared to a wild type using a recombinant vector containing a gene encoding an OgPT protein.

또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 인산 흡수 효율이 증진된 형질전환 식물체 및 이의 종자를 제공한다.Also, the present invention provides a transgenic plant having enhanced phosphorus absorption efficiency produced by the above method and seeds thereof.

또한, 본 발명은 야생벼 유래의 OgPT 단백질을 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 함유하는 식물체의 인산 흡수 효율 증진용 조성물을 제공한다.The present invention also provides a composition for promoting phosphoric acid absorption efficiency of a plant containing a recombinant vector comprising a gene encoding a wild-type rice-derived OgPT protein.

본 발명의 야생벼 유래의 인산 수송체 단백질 OgPT (Oryza gandiglumis phosphate transporter)를 코딩하는 유전자는 식물체의 인산 흡수 효율을 증진시키므로, 식물체에서 OgPT 유전자의 발현 조절을 통해 인산 흡수율이 증진된 식물체를 개발하는데 이용할 수 있다. 또한, 인산 흡수 능력이 향상된 식물체는 인산 결핍 스트레스를 극복할 수 있으므로, 비료 투입량 절감에 따른 농업 생산 비용 감소 및 환경 오염 방지 효과도 얻을 수 있을 것으로 예상된다.Since the gene encoding the wild rice-derived transgenic phosphate protein OgPT ( Oryza gandiglumis phosphate transporter) of the present invention promotes the phosphorus absorption efficiency of the plant, it is possible to develop a plant in which the absorption rate of phosphoric acid is increased by controlling the expression of the OgPT gene in plants Can be used. In addition, plants with improved phosphate absorption capacity can overcome phosphorus deficiency stress, and therefore, it is expected that reduction of agricultural production cost and prevention of environmental pollution due to reduction of fertilizer input amount can be obtained.

도 1은 인산 결핍 조건에서 발현량이 증가하는 야생벼 (Oryza gandiglumis) 유래의 인산수송체 유전자인 OgPT 유전자의 염기서열을 나타낸다.
도 2는 인산 결핍 조건에서 발현량이 증가하는 야생벼 (Oryza gandiglumis)의 OgPT 유전자의 cDNA로부터 연역된 아미노산 서열을 나타낸다.
도 3은 야생벼의 OgPT 유전자를 클로닝하기 위해 수행한 RACE (rapid amplification of cDNA end)-PCR 결과 (A) 및 야생벼 인산 수송체 유전자 (OgPT)와 벼 인산 수송체 유전자 (OsPT)들 사이의 상동성을 비교한 결과 (B)를 나타낸다.
도 4는 인산 충분 및 결핍 조건에서 야생벼의 OgPT 유전자의 발현 양상을 부위별 (잎, 줄기 및 뿌리)로 조사한 결과를 나타낸다. 인산 결핍시 잎, 줄기 및 뿌리 모두에서 OgPT 유전자의 발현양이 증가하는 것으로 나타났다.
도 5는 OgPT 유전자가 형질전환된 벼 식물체의 형태학적 특성 분석 결과 (A) 및 노던 블럿 결과 (B)를 나타낸다. OgPT 유전자 과발현체의 형태학적 특성 및 유전자 발현 양상 비교를 통해 형질전환 식물체를 선발하였다.
도 6은 인산 충분 조건 및 결핍 조건에서 야생형 식물체와 OgPT 과발현 형질전환체의 생육 특성을 확인한 결과를 나타낸다. (A) 야생형 및 OgPT 과발현 형질전환체의 사진. (B) 인산 함량 측정 결과. 인산 충분 조건 및 결핍 조건에서 야생형 식물체와 OgPT 과발현 형질전환체의 초장 및 뿌리 길이는 큰 차이가 없었으나, 인산 결핍 조건에서 식물체 내 인산 함량은 형질전환 식물체에서 유의하게 증가한 것으로 확인되었다.
1 shows the nucleotide sequence of the OgPT gene which is a transporter gene derived from wild rice ( Oryza gandiglumis ) whose expression level increases under phosphoric acid-deficient conditions.
Figure 2 shows the amino acid sequence deduced from the cDNA of the OgPT gene of wild rice ( Oryza gandiglumis ) whose expression level increases under phosphate-deficient conditions.
FIG. 3 shows the results of RACE (rapid amplification of cDNA end) -PCR results (A) and OgPT gene transcription ( OgPT ) (B) obtained by comparing the homology.
FIG. 4 shows the results of investigation of the expression pattern of OgPT gene of wild rice in the phosphate sufficiency and deficiency conditions by the parts (leaf, stem and root). The expression level of OgPT gene was increased in leaves, stems and roots in the absence of phosphate.
FIG. 5 shows morphological characteristics (A) and northern blot results (B) of the rice plants transformed with the OgPT gene. Transgenic plants were selected by comparing morphological characteristics and gene expression patterns of overexpressed OgPT gene.
FIG. 6 shows the results of confirming the growth characteristics of wild-type plants and OgPT- overexpressing transformants under phosphate-sufficiency conditions and deficient conditions. (A) Photographs of wild type and OgPT overexpressing transformants. (B) Results of phosphoric acid content measurement. Plant length and root length of wild type and OgPT overexpressing transgenic plants were not significantly different under phosphate - rich condition and deficient condition. However, phosphorus content in plant was significantly increased in transgenic plants under phosphate - depleted conditions.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 식물의 인산 흡수 효율을 증진시키는 야생벼 유래의 인산 수송체 단백질 OgPT (Oryza gandiglumis phosphate transporter)를 제공한다.In order to accomplish the object of the present invention, the present invention provides a wild rice-derived phosphate transporter protein OgPT ( Oryza gandiglumis phosphate transporter) which promotes the phosphoric acid absorption efficiency of plants.

본 발명에 따른 OgPT 단백질의 범위는 벼 (Oryza gandiglumis)로부터 분리된 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열을 갖는 단백질 및 상기 단백질의 기능적 동등물을 포함한다. "기능적 동등물"이란 아미노산의 부가, 치환 또는 결실의 결과, 상기 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열과 적어도 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상, 더 더욱 바람직하게는 95% 이상의 서열 상동성을 갖는 것으로, 서열번호 2로 표시되는 단백질과 실질적으로 동질의 생리활성을 나타내는 단백질을 말한다. "실질적으로 동질의 생리활성"이란 인산 흡수 효율 증진 활성을 의미한다. 본 발명은 또한 OgPT 단백질의 단편, 유도체 및 유사체 (analogues)를 포함한다. 본원에 사용된, 용어 "단편", "유도체" 및 "유사체"는 본 발명의 OgPT 폴리펩티드와 실질적으로 같은 생물학적 기능 또는 활성을 보유하는 폴리펩티드를 말한다.The scope of the OgPT protein according to the present invention includes proteins having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 isolated from rice ( Oryza gandiglumis ) and functional equivalents of the proteins. Is at least 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 90% or more, more preferably 90% or more, Quot; refers to a protein having a homology of at least 95% with a physiological activity substantially equivalent to that of the protein represented by SEQ ID NO: 2. "Substantially homogenous physiological activity" means a phosphoric acid absorption efficiency enhancing activity. The invention also includes fragments, derivatives and analogues of the OgPT protein. As used herein, the terms "fragments", "derivatives" and "analogs" refer to polypeptides having substantially the same biological function or activity as the OgPT polypeptides of the invention.

또한, 본 발명은 상기 인산 수송체 단백질 OgPT를 코딩하는 유전자를 제공한다. 본 발명의 유전자는 식물의 인산 흡수 효율을 증진시키는 특징이 있으며, OgPT 단백질을 코딩하는 게놈 DNA, cDNA 및 합성 DNA를 모두 포함한다. 바람직하게는, 본 발명의 유전자는 서열번호 1로 표시되는 염기서열을 포함할 수 있다. 또한, 상기 염기 서열의 상동체가 본 발명의 범위 내에 포함된다. 구체적으로, 상기 유전자는 서열번호 1의 염기 서열과 각각 70% 이상, 더 바람직하게는 80% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상, 가장 바람직하게는 95% 이상의 서열 상동성을 가지는 염기 서열을 포함할 수 있다. 폴리뉴클레오티드에 대한 "서열 상동성의 %"는 두 개의 최적으로 배열된 서열과 비교 영역을 비교함으로써 확인되며, 비교 영역에서의 폴리뉴클레오티드 서열의 일부는 두 서열의 최적 배열에 대한 참고 서열 (추가 또는 삭제를 포함하지 않음)에 비해 추가 또는 삭제 (즉, 갭)를 포함할 수 있다.The present invention also provides a gene encoding the transporter protein OgPT. The gene of the present invention is characterized by enhancing the phosphoric acid uptake efficiency of a plant, and includes all the genomic DNA, cDNA, and synthetic DNA encoding the OgPT protein. Preferably, the gene of the present invention may include the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1. In addition, homologues of the nucleotide sequences are included within the scope of the present invention. Specifically, the gene includes a nucleotide sequence having a sequence homology of 70% or more, more preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more, with the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 can do. "% 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 발명에 따른 OgPT 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 제공한다. 본 발명의 재조합 벡터에서, 상기 OgPT 유전자는 바람직하게는 서열번호 1의 염기서열로 이루어질 수 있다.The present invention also provides a recombinant vector comprising the OgPT gene according to the present invention. In the recombinant vector of the present invention, the OgPT gene may preferably consist of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

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 것으로서 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 modified and reintroduced intracellularly by an artificial means.

용어 "벡터"는 세포 내로 전달하는 DNA 단편(들), 핵산 분자를 지칭할 때 사용된다. 벡터는 DNA를 복제시키고, 숙주세포에서 독립적으로 재생산될 수 있다. 용어 "전달체"는 흔히 "벡터"와 호환하여 사용된다. 용어 "발현 벡터"는 목적한 코딩 서열과, 특정 숙주 생물에서 작동가능하게 연결된 코딩 서열을 발현하는데 필수적인 적정 핵산 서열을 포함하는 재조합 DNA 분자를 의미한다. 대체로, 임의의 플라스미드 및 벡터는 숙주 내에서 복제 및 안정화할 수 있다면 사용될 수 있다. 상기 발현 벡터의 중요한 특성은 복제 원점, 프로모터, 마커 유전자 및 번역 조절 요소 (translation control element)를 가지는 것이다. 진핵세포에서 이용가능한 번역 조절 요소인 인핸서 (enhancer), 리보솜 결합 부위, 종결신호, 폴리아데닐레이션 신호 및 프로모터는 당업계에 공지되어 있다. 상기 발현 벡터는 당업계에 주지된 방법에 의해 구축될 수 있다. 상기 방법은 시험관 내 재조합 DNA 기술, DNA 합성 기술 및 생체 내 재조합 기술 등을 포함한다. 상기 DNA 서열은 mRNA 합성을 이끌기 위해 발현 벡터 내의 적당한 프로모터에 효과적으로 연결될 수 있다. 또한 발현 벡터는 번역 개시 부위로서 리보솜 결합 부의 및 전사 터미네이터를 포함할 수 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. 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. Enhancers, ribosome binding sites, termination signals, polyadenylation signals, and promoters, which are available in eukaryotic cells, are well known in the art. The expression vector can be constructed by a method known in the art. Such methods include in vitro recombinant DNA technology, DNA synthesis techniques, and in vivo recombination techniques. The DNA sequence can be effectively linked to appropriate promoters in the expression vector to drive mRNA synthesis. The expression vector may also include a ribosome binding site and a transcription terminator as a translation initiation site.

재조합 벡터의 바람직한 예는 아그로박테리움 투머파시엔스와 같은 적당한 숙주에 존재할 때 그 자체의 일부, 소위 T-영역을 식물 세포로 전이시킬 수 있는 Ti-플라스미드 벡터이다. 다른 유형의 Ti-플라스미드 벡터 (EP 0 116 718 B1호 참조)는 현재 식물 세포, 또는 잡종 DNA를 식물의 게놈 내에 적당하게 삽입시키는 새로운 식물이 생산될 수 있는 원형질체로 잡종 DNA 서열을 전이시키는데 이용되고 있다. Ti-플라스미드 벡터의 특히 바람직한 형태는 EP 0 120 516 B1호 및 미국 특허 제4,940,838호에 청구된 바와 같은 소위 바이너리 (binary) 벡터이다. 본 발명에 따른 DNA를 식물 숙주에 도입시키는데 이용될 수 있는 다른 적합한 벡터는 이중 가닥 식물 바이러스 (예를 들면, CaMV) 및 단일 가닥 바이러스, 게미니 바이러스 등으로부터 유래될 수 있는 것과 같은 바이러스 벡터, 예를 들면 비완전성 식물 바이러스 벡터로부터 선택될 수 있다. 그러한 벡터의 사용은 특히 식물 숙주를 적당하게 형질전환하는 것이 어려울 때 유리할 수 있다.A preferred example of a recombinant vector is a Ti-plasmid vector which is capable of transferring a so-called T-region to a plant cell when it is present in a suitable host such as Agrobacterium tumefaciens. Other types of Ti-plasmid vectors (see EP 0 116 718 B1) are currently used to transfer hybrid DNA sequences to plant cells or protoplasts in which new plants capable of properly inserting hybrid DNA into the plant's genome can be produced have. A particularly preferred form of the Ti-plasmid vector is a so-called binary vector as claimed in EP 0 120 516 B1 and U.S. Patent No. 4,940,838. Other suitable vectors that can be used to introduce the DNA according to the invention into the plant host include viral vectors such as those that can be derived from double-stranded plant viruses (e. G., CaMV) and single- 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 재조합 벡터에서, 상기 프로모터는 형질전환에 적합한 프로모터들로서, 바람직하게는 CaMV 35S 프로모터, 액틴 프로모터, 유비퀴틴 프로모터, pEMU 프로모터, MAS 프로모터 또는 히스톤 프로모터일 수 있으며, 바람직하게는 CaMV 35S 프로모터일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. "프로모터"란 용어는 구조 유전자로부터의 DNA 업스트림의 영역을 의미하며 전사를 개시하기 위하여 RNA 폴리머라아제가 결합하는 DNA 분자를 말한다. "식물 프로모터"는 식물 세포에서 전사를 개시할 수 있는 프로모터이다. "항시성 (constitutive) 프로모터"는 대부분의 환경 조건 및 발달 상태 또는 세포 분화하에서 활성이 있는 프로모터이다. 형질전환체의 선택이 각종 단계에서 각종 조직에 의해서 이루어질 수 있기 때문에 항시성 프로모터가 본 발명에서 바람직할 수 있다. 따라서, 항시성 프로모터는 선택 가능성을 제한하지 않는다.In the recombinant vector of the present invention, the promoter may be a promoter suitable for transformation, preferably a CaMV 35S promoter, an actin promoter, a ubiquitin promoter, a pEMU promoter, a MAS promoter or a histone promoter, preferably a CaMV 35S promoter But is not limited thereto. The term "promoter " refers to the region of DNA upstream from the structural gene and refers to a DNA molecule to which an RNA polymerase binds to initiate transcription. A "plant promoter" is a promoter capable of initiating transcription in plant cells. A "constitutive promoter" is a promoter that is active under most environmental conditions and developmental conditions or cell differentiation. Since the selection of the transformant can be carried out by various tissues at various stages, a constant promoter may be preferable in the present invention. Therefore, the constant promoter does not limit the selectivity.

본 발명의 재조합 벡터에서, 터미네이터는 통상의 터미네이터를 사용할 수 있으며, 그 예로는 노팔린 신타아제 (NOS), 벼 α-아밀라아제 RAmy1 A 터미네이터, 파세올린 (phaseoline) 터미네이터, 아그로박테리움 튜머파시엔스 (Agrobacterium tumefaciens)의 옥토파인 (Octopine) 유전자의 터미네이터 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 터미네이터의 필요성에 관하여, 터미네이터 영역이 식물 세포에서의 유전자 전사의 확실성 및 효율을 증가시키는 것으로 일반적으로 알려져 있다. 그러므로, 터미네이터의 사용은 본 발명의 내용에서 매우 바람직하다.In the recombinant vector of the present invention, the terminator can be a conventional terminator, such as nopaline synthase (NOS), rice α-amylase RAmy1 A terminator, phaseoline terminator, Agrobacterium tumefaciens Agrobacterium tumefaciens , Octopine gene terminator of Agrobacterium tumefaciens , and the like. Regarding the need for a terminator, it is generally known that the terminator region increases the certainty and efficiency of gene transcription in plant cells. Therefore, the use of a terminator is highly desirable in the context of the present invention.

본 발명의 재조합 벡터는 바람직하게는 하나 이상의 선택성 마커를 포함할 수 있다. 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 (phosphinothricin)과 같은 제초제 저항성 유전자, 카나마이신, G418, 블레오마이신 (Bleomycin), 하이그로마이신 (hygromycin), 클로람페니콜 (chloramphenicol)과 같은 항생제 내성 유전자가 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The recombinant vector of the present invention may preferably comprise 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 phosphinothricin, antibiotic resistant genes such as kanamycin, G418, Bleomycin, hygromycin, chloramphenicol, However, the present invention is not limited thereto.

또한, 본 발명의 상기 재조합 벡터로 형질전환된 숙주세포를 제공한다. 본 발명의 벡터를 안정되면서 연속적으로 클로닝 및 발현시킬 수 있는 숙주세포는 당업계에 공지된 어떠한 숙주세포도 이용할 수 있으며, 원핵세포의 예로는, E. coli JM109, E. coli BL21, E. coli RR1, E. coli LE392, E. coli B, E. coli X 1776, E. coli W3110, 바실러스 서브틸리스, 바실러스 츄린겐시스와 같은 바실러스 속 균주, 그리고 살모넬라 티피무리움, 세라티아 마르세슨스 및 다양한 슈도모나스 종과 같은 장내균과 균주 등이 있다. Also provided is a host cell transformed with the recombinant vector of the present invention. Host cells capable of continuously cloning and expressing the vector of the present invention in a stable manner can be any host cell known in the art. Examples of prokaryotic cells include E. coli JM109, E. coli BL21, E. coli Bacillus sp. Strains such as RR1, E. coli LE392, E. coli B, E. coli X 1776, E. coli W3110, Bacillus subtilis, and Bacillus thuringiensis, and Salmonella typhimurium, Serratia marcesensis And enterobacteria and strains such as Pseudomonas spp.

본 발명의 벡터를 진핵 세포에 형질전환시키는 경우에는 숙주세포로서, 효모 (Saccharomyce cerevisiae), 곤충세포, 사람세포 (예컨대, CHO 세포주 (Chinese hamster ovary), W138, BHK, COS-7, 293, HepG2, 3T3, RIN 및 MDCK 세포주) 및 식물세포 등이 이용될 수 있다. 숙주세포는 바람직하게는 식물세포이다.When the vector of the present invention is transformed into eukaryotic cells, yeast ( Saccharomyce cerevisiae ), insect cells, human cells (e.g., Chinese hamster ovary, W138, BHK, COS-7, 293, HepG2 , 3T3, RIN and MDCK cell lines) and plant cells. The host cell is preferably a plant cell.

본 발명의 재조합 벡터는 숙주 세포가 원핵 세포인 경우, CaCl2 방법, 하나한 방법 (Hanahan, D., J. Mol. Biol., 166:557-580(1983)) 및 전기천공 방법 등에 의해 숙주세포 내로 운반될 수 있다. 또한, 숙주세포가 진핵세포인 경우에는, 미세주입법, 칼슘포스페이트 침전법, 전기천공법, 리포좀-매개 형질감염법, DEAE-덱스트란 처리법 및 유전자 밤바드먼트 등에 의해 숙주세포 내로 벡터를 주입할 수 있다.The recombinant vector of the present invention can be produced by the CaCl 2 method, Hanahan, D., J. Mol. Biol., 166: 557-580 (1983) And can be delivered into cells. When the host cell is a eukaryotic cell, the vector may be injected into the host cell by microinjection, calcium phosphate precipitation, electroporation, liposome-mediated transfection, DEAE-dextran treatment, and gene bombardment have.

또한, 본 발명은 상기 인산 수송체 단백질 OgPT에 대한 항체를 제공한다.The present invention also provides an antibody against the transporter protein OgPT.

용어 "항체"는 모노클로날 항체, 다중특이적 (multispecific) 항체, 인간 항체, 인간화 항체, 카멜화 항체 (camelised antibody), 키메라 항체, 단일 체인 Fvs (scFv), 단일 체인 항체, 단일 도메인 항체, Fab 프래그먼트, F(ab) 프래그먼트, 디설피드-결합 Fvs (sdFv), 및 항이디오타입 (항-Id) 항체, 및 상기 임의의 에피토프 결합 단편을 말한다. 특히, 항체는 면역 글로불린 분자 및 면역학적으로 활성이 있는 면역글로불린 분자 단편, 즉 항원 결합부위를 함유하는 분자를 포함한다. 면역글로불린 분자는 임의의 종류 (예: IgG, IgE, IgM, IgD, IgA, 및 IgY), 클래스(예: IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, IgA1, 및 IgA2) 또는 서브클래스일 수 있다.The term "antibody" refers to a monoclonal antibody, a multispecific antibody, a human antibody, a humanized antibody, a camelised antibody, a chimeric antibody, a single chain Fvs (scFv) Fab fragments, F (ab) fragments, disulfide-linked Fvs (sdFv), and antiidiotypic (anti-Id) antibodies, and any of the epitope binding fragments. In particular, the antibody comprises an immunoglobulin molecule and an immunologically active immunoglobulin molecule fragment, i.e., a molecule containing an antigen binding site. The immunoglobulin molecule may be of any kind (e.g., IgG, IgE, IgM, IgD, IgA, and IgY), classes (eg, IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, IgA1, and IgA2)

본 발명의 항체는 본 발명의 유전자를 통상적인 방법에 따라 발현 벡터에 클로닝하여 OgPT 단백질을 얻고, 얻어진 단백질로부터 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 여기에는 상기 단백질에서 만들어질 수 있는 부분 펩티드도 포함되며, 본 발명의 부분 펩티드로는, 최소한 7개 아미노산, 바람직하게는 9개 아미노산, 더욱 바람직하게는 12개 이상의 아미노산을 포함한다. 본 발명의 항체의 형태는 특별히 제한되지 않으며 다클론 항체, 단클론 항체 또는 항원 결합성을 갖는 것이면 그것의 일부도 본 발명의 항체에 포함되고 모든 면역 글로불린 항체가 포함된다. 나아가, 본 발명의 항체에는 인간화 항체 등의 특수 항체도 포함된다.The antibody of the present invention can be prepared by cloning the gene of the present invention into an expression vector according to a conventional method to obtain an OgPT protein and then obtaining the protein from the obtained protein by a conventional method. Also included are partial peptides that can be made from the protein, and the partial peptides of the invention include at least 7 amino acids, preferably 9 amino acids, more preferably 12 or more amino acids. The form of the antibody of the present invention is not particularly limited, and a polyclonal antibody, a monoclonal antibody or a part thereof having antigen binding ability is included in the antibody of the present invention and includes all immunoglobulin antibodies. Furthermore, the antibodies of the present invention include special antibodies such as humanized antibodies.

또한, 본 발명은 야생벼 유래의 인산 수송체 단백질 OgPT를 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 식물세포에 형질전환시켜 OgPT 유전자를 과발현하는 단계를 포함하는 야생형에 비해 식물체의 인산 흡수 효율을 증가시키는 방법을 제공한다.The present invention also relates to a method for increasing the phosphorus uptake efficiency of a plant as compared to a wild type comprising overexpressing a OgPT gene by transforming a plant cell with a recombinant vector containing a gene encoding a transgenic phosphate transporter protein OgPT from wild rice ≪ / RTI >

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 OgPT 단백질은 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the OgPT protein may comprise the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, but is not limited thereto.

본 발명의 벡터를 식물세포에 형질전환시키는 경우에 숙주세포는 바람직하게는 벼과 (Poaceae) 식물세포일 수 있으며, 더 바람직하게는 벼 세포일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 식물세포를 형질전환시키는 방법은 전술한 바와 같다.When transforming a vector of the present invention into a plant cell, the host cell may preferably be a Poaceae plant cell, and more preferably, it may be a rice cell, but is not limited thereto. The method of transforming the plant cell is as described above.

또한, 본 발명은 야생벼 유래의 인산 수송체 단백질 OgPT를 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 식물 세포를 형질전환하는 단계; 및The present invention also provides a method for producing a plant cell, which comprises transforming a plant cell with a recombinant vector comprising a gene encoding wild-type rice-derived transporter protein OgPT; And

상기 형질전환된 식물 세포로부터 형질전환 식물을 재분화하는 단계를 포함하는 야생형에 비해 인산 흡수 효율이 증가된 형질전환 식물체의 제조 방법을 제공한다. And regenerating the transformed plant from the transformed plant cell. The present invention also provides a method for producing a transgenic plant having increased phosphorus absorption efficiency as compared to the wild type.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 OgPT 단백질은 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the OgPT protein may comprise the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, but is not limited thereto.

상기 식물세포를 형질전환시키는 방법은 전술한 바와 같으며, 상기 형질전환된 식물세포로부터 형질전환 식물을 재분화하는 방법은 당업계에 공지된 임의의 방법을 이용할 수 있다.The method of transforming plant cells is as described above. Regeneration of transgenic plants from the transformed plant cells can be carried out by any method known in the art.

또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 인산 흡수 효율이 증가된 형질전환 식물체 및 이의 종자를 제공한다.In addition, the present invention provides a transgenic plant having increased phosphorus absorption efficiency produced by the above method and seeds thereof.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 본 발명에 이용되는 식물은 애기장대, 감자, 가지, 담배, 고추, 토마토, 우엉, 쑥갓, 상추, 도라지, 시금치, 근대, 고구마, 샐러리, 당근, 미나리, 파슬리, 배추, 양배추, 갓무, 수박, 참외, 오이, 호박, 박, 딸기, 대두, 녹두, 강낭콩, 완두 등의 쌍자엽 식물 또는 벼, 보리, 밀, 호밀, 옥수수, 사탕수 수, 귀리, 양파 등의 단자엽 식물일 수 있으며, 바람직하게는 단자엽 식물일 수 있으며, 더 바람직하게는 벼과 (Poaceae) 식물일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 벼 (Oryza sativa) 또는 야생벼 (Oryza gandiglumis)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the plants used in the present invention are selected from the group consisting of Arabidopsis, potato, eggplant, cigarette, pepper, tomato, burdock, ciliaceae, lettuce, bellflower, spinach, modern sweet potato, celery, carrot, Such as rice, barley, wheat, rye, corn, sugar cane, oats, onions, etc., such as Chinese cabbage, cabbage, gangbu, watermelon, melon, cucumber, amber, pak, strawberry, soybean, mung bean, It may be a monocot plant, preferably a monocot plant, more preferably a Poaceae plant, more preferably rice ( Oryza sativa ) or wild rice ( Oryza gandiglumis ) It is not.

또한, 본 발명은 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진, 야생벼 유래의 인산 수송체 단백질 OgPT를 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 함유하는 식물체의 인산 흡수 효율 증가용 조성물을 제공한다. 상기 조성물은 유효성분으로 서열번호 2의 아미노산 서열을 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 포함하며, 상기 유전자를 식물에 형질전환함으로써 식물체의 인산 흡수 효율을 증가시킬 수 있는 것이다.
The present invention also provides a composition for increasing the phosphoric acid uptake efficiency of a plant comprising a recombinant vector comprising a gene encoding the wild-type rice transporter protein OgPT comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. The composition includes a recombinant vector containing the gene encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 as an active ingredient, and can increase the phosphoric acid absorption efficiency of the plant by transforming the gene into a plant.

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 with reference to examples. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

실시예 1. 벼 유래 인산 수송체 유전자 (Example 1: Transgenic rice transgenic gene ( OgPTOgPT )의 분리)

본 발명은 남아메리카에 분포해있는 야생벼 (Oryza gandiglumis)를 사용해서 수행되었다. 야생벼의 잎에서 RNA를 분리하였고, 인산 결핍시 발현되는 재배 벼 유래의 인산 수송체 유전자 (OsPT)들의 보존된 염기서열을 토대로 특이적인 올리고뉴클레오티드 프라이머 (정방향 프라이머 F1: 5'-TTCCTCATCGATGTCGTCGGC-3' (서열번호 3), F2: 5'-CTGCTCGGATTCTTCATGATG-3' (서열번호 4) 및 역방향 프라이머 R1: 5'-GGTCGACCTCGTACGCCT-3' (서열번호 5), R2: 5'-GCGGATGAGATGATGAGGGTG-3' (서열번호 6))를 제작하여 RACE (rapid amplification of cDNA end)-PCR을 수행하였다. SMART™ RACE cDNA Amplification Kit (Clontech)를 이용한 RACE-PCR을 통해 야생벼 유래의 인산 수송체 유전자인 OgPT 유전자를 얻었으며 (도 3A), 증폭 산물은 pEntr-벡터에 클로닝하여 염기서열을 확인하였다. 인산결핍 조건에서 발현되는 인산 수송체 유전자인 OgPT는 기존에 밝혀지지 않은 새로운 유전자로 전체 1623 bp의 염기서열을 가지고 있으며, 540개의 아미노산을 코딩한다. OgPT 유전자의 cDNA 염기서열 및 아미노산 서열은 각각 도 1 및 2에 상세히 나타내었다. 이어서 본 발명에서 분리된 OgPT 유전자와 이전에 밝혀진 벼 유래의 인산 수송체 유전자들 간의 상동성을 비교하였다. 그 결과, 이들 유전자들은 약 70%의 상동성을 갖는 것으로 나타났으며, 계통수 구축 결과는 도 3B에 나타내었다.
The present invention was carried out using wild rice ( Oryza gandiglumis ) distributed in South America. RNA was isolated from leaves of wild rice and specific oligonucleotide primers (forward primer F1: 5'-TTCCTCATCGATGTCGTCGGC-3 ') were prepared based on the conserved base sequence of phosphate transporter genes ( OsPT ) (SEQ ID NO: 3), F2: 5'-CTGCTCGGATTCTTCATGATG-3 '(SEQ ID NO: 4) and reverse primer R1: 5'-GGTCGACCTCGTACGCCT- 6)) and RACE (rapid amplification of cDNA end) -PCR was performed. The OgPT gene, which is a transgenic transgenic gene derived from wild rice, was obtained by RACE-PCR using SMART ™ RACE cDNA Amplification Kit (Clontech) (FIG. 3A), and the amplified product was cloned into pEntr-vector to confirm the nucleotide sequence. The phosphate transporter gene, OgPT, which is expressed in phosphate-deficient conditions, is a new gene that has not been identified yet. It has a total nucleotide sequence of 1623 bp and codes for 540 amino acids. The cDNA nucleotide sequence and the amino acid sequence of the OgPT gene are shown in detail in FIGS. 1 and 2, respectively. Next, the homology between the OgPT gene isolated in the present invention and the previously identified rice transporter genes from rice was compared. As a result, these genes were found to have about 70% homology, and the phylogenetic tree construction result is shown in FIG. 3B.

실시예 2. 인산 결핍 조건에서 Example 2. In the presence of phosphoric acid OgPTOgPT 유전자의 발현 양상 Expression pattern of gene

본 발명에서 분리한 OgPT 유전자도 다른 인산 수송체 유전자처럼 인산 결핍 조건에서 강하게 발현될 것으로 예상되어, 인산 결핍시의 유전자 발현 양상을 노던블럿으로 조사하였다. 이때 유전자 특이적인 염기서열을 가진 프라이머 (정방향: 5'-TACTGGCGGATGAAGATGC-3' (서열번호 7) 및 역방향: 5'-CGATGAGGAAGACGGTGAAC-3' (서열번호 8))를 프로브로 사용하였다.The OgPT gene isolated in the present invention is expected to be strongly expressed in the absence of phosphoric acid, like other transporter genes, and the gene expression pattern during phosphorylation is examined by northern blot. A primer having a gene-specific base sequence (forward direction: 5'-TACTGGCGGATGAAGATGC-3 '(SEQ ID NO: 7) and reverse direction: 5'-CGATGAGGAAGACGGTGAAC-3' (SEQ ID NO: 8)) was used as a probe.

야생벼는 1주간 증류수에서 수경재배한 후, 인산 결핍 조건 (0.02 mM KH2PO4) 또는 인산 충분 조건 (2.0 mM KH2PO4)의 호글랜드 용액 (Hogland solution)[Ca(NO3)2·4H2O, K2SO4, MgSO4·7H2O, KH2PO4, KCl, MnSO4, H3BO3, ZnSO4, CuSO4, Na2MoO4, Fe-Sequestrate, K2SO4; pH 5.5]에서 28℃, 16시간 광 및 8시간 암주기로 7일 동안 배양하였다.Wild rice 1 after hydroponics in weekly distilled water and phosphate deficiency conditions (0.02 mM KH 2 PO 4) or hogeul land solution of phosphoric acid and sufficient conditions (2.0 mM KH 2 PO 4) (Hogland solution) [Ca (NO 3) 2 · 4H 2 O, K 2 SO 4, MgSO 4 · 7H 2 O, KH 2 PO 4, KCl, MnSO 4, H 3 BO 3, ZnSO 4, CuSO 4, Na 2 MoO 4, Fe-Sequestrate, K 2 SO 4 ; pH 5.5] at 28 [deg.] C, 16 hours light and 8 hours dark cycle for 7 days.

야생벼의 RNA는 Trizol 시약 (Invitrogen)을 이용해서 분리했으며, 분리한 RNA 5 ㎍을 1.2% (w/v) 변성 (denaturing) 포름알데하이드 아가로스 겔에서 전기영동한 후, 나일론 막 (Amersham)에 RNA를 부착시켰다. RNA가 부착된 나일론 막은 [32P] dCTP로 표지된 프로브와 함께 20% (w/v) SDS, 20×SSPE, 100 g/L PEG (8,000 mwt), 250 mg/L 헤파린 및 10 ml/L 청어 정자 (Herring sperm) DNA (10 mg/ml)를 포함하는 용액으로 65℃에서 밤새 반응시켜 혼성화하였다.The wild-type RNA was isolated using Trizol reagent (Invitrogen), and 5 μg of the separated RNA was electrophoresed on a 1.2% (w / v) denaturing formaldehyde agarose gel and transferred to a nylon membrane (Amersham) RNA was attached. The nylon membrane RNA is attached to [32 P] 20% with a probe labeled with dCTP (w / v) SDS, 20 × SSPE, 100 g / L PEG (8,000 mwt), 250 mg / L heparin, and 10 ml / L Hybridization was carried out overnight at 65 ° C with a solution containing Herring sperm DNA (10 mg / ml).

인산 결핍 및 인산 충분 조건으로 7일 동안 배양한 벼의 잎, 줄기 및 뿌리의 OgPT 유전자 발현 양상을 확인한 결과, 부위별로 다소 차이가 있었으나, 인산 결핍시에 OgPT 유전자가 강하게 발현되는 것이 확인되었다 (도 4).
OgPT gene expression patterns of leaves, stems, and roots of rice cultivated for 7 days under phosphate-depletion and phosphorus-containing conditions were slightly different from each other, but it was confirmed that OgPT gene was strongly expressed at phosphate deficiency 4).

실시예 3. Example 3. OgPTOgPT 유전자 과발현 형질전환 식물체의 제작 Generation of overexpressed transgenic plants

야생벼에서 분리한 OgPT 인산 수송체 유전자의 식물체 내에서의 기능을 조사하기 위해, 동진벼에 OgPT 유전자를 형질전환하여 OgPT 과발현 형질전환체를 만들었다. 벼의 형질전환체 생산 과정은 다음과 같다. OgPT 유전자의 코딩 영역을 강한 항시성 프로모터인 CaMV 35S 프로모터에 의해 발현이 조절되는 데스티네이션 벡터 (destination vector; pH7WG2D,1)에 클로닝한 구축물을 제작했다. 클로닝된 구축물은 삼친교배 (triparental mating) 방법으로 아그로박테리움 튜머파시엔스 EHA105에 도입하였고, 상기 아그로박테리움 튜머파시엔스 EHA105를 이용하여 동진벼 캘러스를 형질전환하였다. 형질전환하여 얻은 T0 식물체의 OgPT 유전자 도입 여부는 PCR로 확인하였다 (데이터 미제시). 야생형 벼와 OgPT 과발현 형질전환체의 형태학적 특성을 비교한 결과, 식물의 생육 및 형태학적 차이는 나타나지 않았다 (도 5A). 노던 블럿으로 OgPT 유전자의 발현량을 측정하였으며 (도 5B), 발현량이 높은 형질전환체를 선발하여 추가의 실험에 이용하였다.
To investigate the function of the OgPT transporter gene isolated from wild rice in the plant, the OgPT gene was transformed into Donggin - Over-expressing transformants. The production process of rice transgenic plants is as follows. A coding region of the OgPT gene was cloned into a destination vector (pH7WG2D, 1) whose expression was regulated by the CaMV 35S promoter, which is a strong allosteric promoter. The cloned construct was introduced into Agrobacterium tumefaciens EHA105 by a triparental mating method and transformed with Agrobacterium tumefaciens EHA105. The introduction of the OgPT gene into the transformed T0 plant was confirmed by PCR (data not shown). The morphological characteristics of wild type rice and OgPT overexpressing transformants were compared, showing no growth or morphological differences of the plants (FIG. 5A). The expression level of the OgPT gene was measured by Northern blot (FIG. 5B), and a transformant having a high expression level was selected and used for further experiments.

실시예 4. Example 4. OgPTOgPT 유전자 과발현 형질전환 식물체의 생육 특성 Growth Characteristics of Transgenic Transgenic Plants

최종 선발한 OgPT 유전자 과발현 형질전환 식물체에서 수확한 종자 및 야생형 종자 (대조구)를 발아시켜 증류수에서 2주 동안 수경재배한 후, 인산 결핍 조건 (0.02 mM KH2PO4) 및 인산 충분 조건 (2 mM KH2PO4)의 호글랜드 용액 [Ca(NO3)2·4H2O, K2SO4, MgSO4·7H2O, KH2PO4, KCl, MnSO4, H3BO3, ZnSO4, CuSO4, Na2MoO4, Fe-Sequestrate, K2SO4; pH 5.5]에서 3주 동안 배양하여, 형질전환체의 생육 상태 및 인산 함량을 야생형과 비교 조사하였다. 인산 함량 분석 방법은 다음과 같다. 액체질소를 이용하여 식물체 조직을 분쇄하고, 분쇄한 샘플 1 mg 당 10 ㎕의 추출버퍼 (100 mM NaCl, 10 mM Tris (pH 8.0), 1 mM EDTA, 0.1 % 머캅토에탄올)를 넣은 후, 9배 부피의 1% 빙초산 (glacial acetic acid)을 첨가하여 42℃에서 30분 동안 반응시켰다. 이후 13,000 rpm으로 5분 동안 원심분리하여 상등액을 분리하였고, 분리한 샘플 60 ㎕를 140 ㎕의 혼합 용액 [0.35% (NH4)6Mo7O24·4H2O, 0.86 NH2SO4, 1.43% 아스코르브산]에 넣어 45℃에서 20분 동안 반응시켰다. 배양액의 인산 함량은 KH2PO4 용액을 인산 표준 용액으로 이용하여 A820에서 흡광도를 측정해서 확인했다.Seed and wild type seeds (control) harvested from transgenic plants transfected with the OgPT gene were overgrown and cultivated in distilled water for 2 weeks. The cells were grown under phosphate-free conditions (0.02 mM KH 2 PO 4 ) KH hogeul land solution of 2 PO 4) [Ca (NO 3) 2 · 4H 2 O, K 2 SO 4, MgSO 4 · 7H 2 O, KH 2 PO 4, KCl, MnSO 4, H 3 BO 3, ZnSO 4 , CuSO 4, Na 2 MoO 4 , Fe-Sequestrate, K 2 SO 4; pH 5.5] for 3 weeks, and the growth state and phosphate content of the transformants were compared with the wild type. The analysis method of phosphoric acid content is as follows. The plant tissue was pulverized using liquid nitrogen and 10 μl of extraction buffer (100 mM NaCl, 10 mM Tris (pH 8.0), 1 mM EDTA, 0.1% mercaptoethanol) was added per 1 mg of the pulverized sample, 1% glacial acetic acid was added and reacted at 42 ° C for 30 minutes. Then, the supernatant was separated by centrifugation at 13,000 rpm for 5 minutes, and 60 μl of the separated sample was added to 140 μl of a mixed solution [0.35% (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 .4H 2 O, 0.86 NH 2 SO 4 , 1.43 % Ascorbic acid] and reacted at 45 캜 for 20 minutes. The phosphoric acid content of the culture broth was determined by measuring absorbance at A 820 using KH 2 PO 4 solution as a phosphate standard solution.

그 결과, 인산 충분 조건 및 결핍 조건에서 야생형 식물체와 OgPT 과발현 형질전환체의 초장 및 뿌리 길이는 큰 차이가 없었으나 (도 6A), 인산 결핍 조건에서 식물체 내 인산 함량은 OgPT 과발현 형질전환체에서 유의하게 증가한 것이 확인되었다 (도 6B).As a result, the plant height and root length of the acid sufficient and deficient conditions, wild-type plants and OgPT over-expressing transformant showed no significant differences (FIG. 6A), plant in phosphate content of phosphate deficiency conditions are noted in OgPT overexpressing transformant (Fig. 6B).

<110> Dong-A University Research Foundation For Industry-Academy Cooperation <120> OgPT gene improving phosphaste uptake efficiency in plant and uses thererof <130> PN13328 <160> 8 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 1623 <212> DNA <213> Oryza gandiglumis <400> 1 atggcccggc gggagcagca gcacctgcag gtgctgagcg cgctggacgc ggcgaagacg 60 cagtggtacc acttcacggc catcgtcgtc gccggcatgg gcttcttcac cgacgcctac 120 gacctcttct gcatctccct cgtcaccaag ctgctcggcc gcatctacta caccgacctc 180 gccaaggaga accccggcag cctgccgccc aacgtcgcgg cggcggtgag cggcgtagcg 240 ttctgtggga cgctggcggg gcagctcttc ttcgggtggc tcggcgacaa gctcgggcgg 300 aagagcgtct acgggatgac gctgctgctg atggtgatct gctccatcgc gtcggggctg 360 tcgttctcga acacgcccac cagcgtcatg gcgacgctct gcttcttccg cttctggctc 420 ggcttcggca tcggcggcga ctacccgctg tcggcgacca tcatgtcgga gtacgccaac 480 aagaagaccc gcggcgcgtt catcgccgcc gtgttcgcga tgcaggggtt cggcatcctc 540 gccggcggca tcgtcaccct catcatctca tccgcgttcc gcgcggggtt cccggcgcag 600 gcgtacgagg tcgaccgcgc gggctccacc 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Sequence <220> <223> Primer <400> 7 tactggcgga tgaagatgc 19 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 8 cgatgaggaa gacggtgaac 20

Claims (14)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진 야생벼 유래의 인산 수송체 단백질 OgPT를 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 식물세포에 형질전환시켜 OgPT 유전자를 과발현하는 단계를 포함하는 인산 결핍 조건에서 야생형에 비해 식물체의 인산 흡수 효율을 증가시키는 방법.Comprising the step of transfecting a plant cell with a recombinant vector comprising a gene encoding a wild-type rice transporter protein OgPT comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 to overexpress the OgPT gene, Of phosphoric acid. 삭제delete 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진 야생벼 유래의 인산 수송체 단백질 OgPT를 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 식물 세포를 형질전환하는 단계; 및
상기 형질전환된 식물 세포로부터 형질전환 식물을 재분화하는 단계를 포함하는 야생형에 비해 인산 결핍 조건에서 인산 흡수 효율이 증가된 형질전환 식물체의 제조 방법.
Transforming a plant cell with a recombinant vector comprising a gene encoding a wild-type rice transporter protein OgPT consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2; And
A method for producing a transgenic plant having increased phosphoric acid uptake efficiency under a phosphorous-depletion condition compared to a wild-type plant, comprising regenerating a transgenic plant from the transgenic plant cell.
삭제delete 제9항의 방법에 의해 제조된 인산 결핍 조건에서 인산 흡수 효율이 증가된 형질전환 식물체.9. A transgenic plant having increased phosphorus uptake efficiency under phosphate-depleted conditions produced by the method of claim 9. 제11항에 있어서, 상기 식물체는 벼과 (Poaceae) 식물인 것을 특징으로 하는 형질전환 식물체.12. The transgenic plant according to claim 11, wherein the plant is a Poaceae plant. 제11항에 따른 형질전환 식물체의 종자.12. Seeds of transgenic plants according to claim 11. 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진, 야생벼 유래의 인산 수송체 단백질 OgPT를 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 함유하는 인산 결핍 조건에서 식물체의 인산 흡수 효율 증가용 조성물.A composition for increasing the phosphoric acid uptake efficiency of a plant in a phosphate-depleted condition containing a recombinant vector comprising a gene encoding the wild-rice-derived phosphate transporter protein OgPT, the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.
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Os10g0444700 [Oryza sativa Japonica Group], NCBI Reference Sequence: NP_001064708.1(2010.06.08.)
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