KR101566084B1 - Din1 protein implicated in drought tolerance and the use thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 식물체의 건조 저항성 관련 DIN1 단백질에 관한 것으로, 보다 상세하게는 앱시스산(ABA) 신호 전달, 건조 스트레스에 관여하는 고추 DIN1 단백질의 새로운 기능에 관한 것이다. 본 발명은 식물체가 스트레스의 해로운 효과를 극복할 수 있도록 하는 앱시스산 신호 전달의 음성 조절자 역할을 수행하는 고추 DIN1(CaDIN1) 단백질을 이용하여 식물체의 건조 저항성을 증진시키는 조성물 및 증진 방법을 제공함으로써, 식물체의 건조에 대한 내성을 조절할 수 있는 효과가 있다. 따라서 DIN1의 발현조절을 통해 건조 스트레스 저항성이 높은 농작물로의 개량 등에 유용하게 활용 가능할 것으로 기대된다.The present invention relates to a DIN1 protein related to dryness resistance of plants, and more particularly to a novel function of pepper DIN1 protein involved in abscisic acid (ABA) signal transduction and dry stress. The present invention provides a composition and an enhancing method for enhancing the dryness resistance of a plant using a red pepper DIN1 (CaDIN1) protein that plays a role of a voice regulator of abscisic acid signal transduction so that a plant can overcome harmful effects of stress , There is an effect that the tolerance to the drying of the plant can be controlled. Therefore, it is expected to be useful for the improvement of crops with high resistance to dry stress through the regulation of DIN1 expression.

Description

식물체의 건조 저항성 관련 단백질 DIN1 및 이의 용도{DIN1 PROTEIN IMPLICATED IN DROUGHT TOLERANCE AND THE USE THEREOF}[0001] DRY RESISTANCE-RELATED PROTEIN DIN1 AND USE THEREOF [0002] DIN1 PROTEIN IMPLICATED IN DROUGHT TOLERANCE AND THE USE THEREOF [

본 발명은 식물체의 건조 저항성 관련 DIN1 단백질에 관한 것으로, 앱시스산 신호 전달, 건조 스트레스에 관여하는 고추 DIN1 단백질의 새로운 기능에 관한 것이다.
The present invention relates to DIN1 protein related to dryness resistance of plants, and relates to a new function of red pepper DIN1 protein involved in abscisic acid signal transduction and dry stress.

전 세계적으로 물 부족이 큰 문제가 되고 있으며 사막화가 진행되고 있는 지역도 많다. 이는 농업과 환경에 큰 문제점을 초래하고 있다. 이에 따라 물을 적게 사용하여도 건조한 환경에서 견디고 살 수 있는 식물의 개발이 필요한 실정이다. 이러한 기술이 개발되어 작물에 적용되면 농업 생산량이 크게 증가할 것으로 기대되며, 특히 건조한 지역의 경우 건조 저항성이 향상된 식물이 이상적이다. 즉, 증산 작용을 낮출 수 있는 식물들은 건조한 조건에서의 생존에 유리하므로, 농업 생산성 향상에 기여할 수 있을 뿐 아니라, 환경이 매우 건조한 지역에서 환경정화에도 유용할 수 있다.Water scarcity is becoming a big problem globally and there are many areas where desertification is going on. This poses a serious problem for agriculture and the environment. Accordingly, it is necessary to develop a plant that can survive in a dry environment even if water is used in a small amount. When these techniques are developed and applied to crops, agricultural production is expected to increase significantly, especially in dry areas where plants with improved dry resistance are ideal. That is, plants capable of lowering the transpiration activity are advantageous in survival under dry conditions, and thus can contribute not only to improving agricultural productivity but also to environmental purification in highly dry environments.

식물은 가뭄, 염, 추위, 더위, 병충해 등의 다양한 환경적 스트레스에 자주 노출되기 때문에 스트레스의 해로운 효과에 대처하는 생리학적, 생화학적, 분자적 방어 기작을 발전시켜왔는데, 특히 앱시스산(abscisic acid: ABA) 신호 변환 조절은 식물이 상기 스트레스를 극복할 수 있도록 한다. 보고된 바에 의하면, 앱시스산을 미리 처리하고 스트레스를 준 식물은 그렇지 않은 식물에 비해 스트레스에 잘 저항하는 반면 앱시스산을 생성하지 못하거나, 앱시스산에 반응하지 못하는 돌연변이 식물들은 스트레스에 약한 것으로 알려졌다(Taiz et al., Plant Physiology, 3rd edition: 543~555, 591~621). 따라서 앱시스산의 반응에 관여하는 단백질들을 이용하면, 환경 스트레스에 대한 저항성이 향상된 식물을 개발할 수 있을 것으로 기대되고 있다.Since plants are frequently exposed to a variety of environmental stresses such as drought, salt, cold, heat, pests and diseases, they have developed physiological, biochemical and molecular defense mechanisms to cope with the deleterious effects of stress, particularly abscisic acid : ABA) signal transduction regulation allows plants to overcome these stresses. It has been reported that plants pretreated with abscisic acid and stressed are more resistant to stress than plants that do not produce stress, while mutant plants that fail to produce abscisic acid or fail to respond to abscisic acid are known to be vulnerable to stress Taiz et al., Plant Physiology, 3rd edition: 543-555, 591-621). Therefore, it is expected that the use of proteins involved in the reaction of abscisic acid will enable to develop plants with improved resistance to environmental stress.

DIN 단백질의 경우 그 기능이 아직까지 거의 밝혀져 있지 않으며, 동식물의 엽록체나 미토콘드리아에 존재하고 담배의 경우에는 바이러스에 대한 저항성을 높이는데 역할을 한다고 알려져 있다(Caplan et al., Cell, 132:449-462, 2008).In the case of DIN, its function is still unknown, and it is known to play a role in the resistance to viruses in chloroplasts and mitochondria of plants and animals, and in the case of tobacco (Caplan et al., Cell, 132: 449- 462, 2008).

그러나 아직까지 식물체에서 DIN1의 건조 스트레스에 대한 저항성 기능에 관해서는 알려진 바가 없다.
However, the ability of DIN1 to tolerate dry stress in plants is not yet known.

이에 본 발명자들은 고추의 DIN1 단백질이 식물체에서 건조 저항성에 영향을 미친다는 사실을 최초로 발견함으로써 본 발명을 완성하였다.Therefore, the present inventors have completed the present invention by first finding that DIN1 protein of red pepper affects dryness resistance in plants.

따라서 본 발명의 목적은 고추 DIN1 단백질의 발현 또는 활성 억제제를 유효성분으로 포함하는 식물체의 건조 저항성 증진용 조성물을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a composition for promoting dryness resistance of a plant, which comprises as an active ingredient an expression or activity inhibitor of red pepper DIN1 protein.

본 발명의 다른 목적은 고추 DIN1 단백질을 코딩하는 유전자의 ORF(open reading frame)를 포함하는 재조합 VIGS(Virus Induced Gene Silencing) 벡터, 상기 벡터로 형질전환되어 건조 저항성이 증진된 식물체, 상기 식물체의 일부(특히, 종자), 및/또는 상기 벡터로 식물체를 형질전환시켜 고추 DIN1 유전자를 침묵시키는 단계를 포함하는 식물체의 건조 저항성을 증진시키는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a recombinant VIGS (Virus Induced Gene Silencing) vector comprising an ORF (open reading frame) of a gene encoding a pepper DIN1 protein, a plant transformed with said vector and having improved dry resistance, (In particular, seeds), and / or transforming plants with said vectors to silence the pepper DIN1 gene.

본 발명의 또 다른 목적은 식물에 후보 물질을 처리하는 단계, 상기 후보 물질 처리 후 고추 DIN1 단백질의 발현 정도를 측정하는 단계, 및 상기 고추 DIN1 단백질의 발현 정도가 후보 물질을 처리하지 않은 대조군에 비해 감소한 후보 물질을 선별하는 단계를 포함하는 식물의 건조 저항성 증진제를 스크리닝하는 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a method for treating a candidate substance, which comprises treating a candidate substance to a plant, measuring the degree of expression of the red pepper DIN1 protein after treatment of the candidate substance, and comparing the degree of expression of the red pepper DIN1 protein with that of the candidate substance- And a step of selecting a candidate substance that has been reduced in the presence of the plant growth promoting agent.

그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
However, the technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 고추 DIN1 단백질의 발현 또는 활성 억제제를 유효성분으로 포함하는 식물체의 건조 저항성 증진용 조성물을 제공한다.In order to accomplish the object of the present invention as described above, the present invention provides a composition for promoting dryness resistance of a plant comprising an effective amount of an expression or activity inhibitor of red pepper DIN1 protein as an active ingredient.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 억제제는 siRNA, shRNA, miRNA, 리보자임(ribozyme), DNAzyme, PNA(peptide nucleic acids), 안티센스 뉴클레오티드, 펩티드, 항체, 및 압타머로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다.In one embodiment of the invention, the inhibitor may be selected from the group consisting of siRNA, shRNA, miRNA, ribozyme, DNAzyme, peptide nucleic acids, antisense nucleotides, peptides, antibodies, have.

또한, 본 발명은 고추 DIN1 단백질을 코딩하는 유전자의 ORF(open reading frame)를 포함하는 재조합 VIGS(Virus Induced Gene Silencing) 벡터를 제공한다.The present invention also provides a recombinant VIGS (Virus Induced Gene Silencing) vector containing an ORF (open reading frame) of a gene encoding pepper DIN1 protein.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 벡터는 pTRV1 또는 pTRV2일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the vector may be pTRV1 or pTRV2.

또한, 본 발명은 상기 재조합 VIGS(Virus Induced Gene Silencing) 벡터로 형질전환되어 건조 저항성이 증진된 식물체를 제공한다.In addition, the present invention provides a plant transformed with the above-mentioned recombinant VIGS (Virus Induced Gene Silencing) vector to increase dry resistance.

또한, 본 발명은 상기 건조 저항성이 증진된 식물체의 종자를 제공한다.In addition, the present invention provides a seed of a plant having the above-mentioned improved dryness resistance.

이에 더하여, 본 발명은 상기 재조합 VIGS(Virus Induced Gene Silencing) 벡터로 식물체를 형질전환시켜 고추 DIN1 유전자를 침묵시키는 단계를 포함하는 식물체의 건조 저항성을 증진시키는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for promoting dryness resistance of a plant comprising transforming a plant with the recombinant VIGS (Virus Induced Gene Silencing) vector to silence the pepper DIN1 gene.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 방법은 상기 재조합 VIGS 벡터로 아그로박테리움을 형질전환 시키는 단계 및 상기 형질전환된 아그로박테리움을 식물체에 침투시키는 단계를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the method may include transforming Agrobacterium with the recombinant VIGS vector and infecting the transformed Agrobacterium into the plant.

나아가 본 발명은 하기 단계를 포함하는 식물의 건조 저항성 증진제의 스크리닝 방법을 제공한다:Further, the present invention provides a method of screening a plant dry resistance enhancer comprising the steps of:

(a) 식물에 후보 물질을 처리하는 단계;(a) treating the candidate material with a plant;

(b) 상기 후보 물질 처리 후 고추 DIN1 단백질의 발현 정도를 측정하는 단계; 및(b) measuring the degree of expression of the red pepper DIN1 protein after treating the candidate substance; And

(c) 상기 고추 DIN1 단백질의 발현 정도가 후보 물질을 처리하지 않은 대조군에 비해 감소한 후보 물질을 선별하는 단계.(c) selecting candidates for which the degree of expression of the red pepper DIN1 protein is decreased as compared with the control group not treated with the candidate substance.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (b) 단계의 발현 정도는 면역침강법(immunoprecipitation), 방사능면역분석법(RIA), 효소면역분석법(ELISA), 면역조직화학분석법(immunohistochemical analysis), RealTime-PCR, qRT-PCR, 웨스턴 블롯(Western Blotting), 노던 블롯(Northern Blotting), 및 유세포 분석법(FACS)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 방법으로 측정하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the degree of expression in step (b) may be determined by immunoprecipitation, radioimmunoassay (RIA), enzyme immunoassay (ELISA), immunohistochemical analysis, RealTime- PCR, qRT-PCR, Western blotting, Northern blotting, and flow cytometry (FACS).

아울러 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 고추 DIN1 단백질은 서열번호 1로 표시되는 아미노산 서열로 이루어진 것일 수 있다.In addition, in one embodiment of the present invention, the pepper DIN1 protein may be composed of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 식물체는 벼, 밀, 보리, 옥수수, 콩, 감자, 팥, 귀리, 수수를 포함하는 식량작물류; 애기장대, 배추, 무, 고추, 딸기, 토마토, 수박, 오이, 양배추, 참외, 호박, 파, 양파, 당근을 포함하는 채소작물류; 인삼, 담배, 목화, 참깨, 사탕수수, 사탕무우, 들깨, 땅콩, 유채를 포함하는 특용작물류; 사과나무, 배나무, 대추나무, 복숭아, 양다래, 포도, 감귤, 감, 자두, 살구, 바나나를 포함하는 과수류; 장미, 글라디올러스, 거베라, 카네이션, 국화, 백합, 튤립을 포함하는 화훼류; 및 라이그라스, 레드클로버, 오차드그라스, 알파알파, 톨페스큐, 페레니얼라이그라스를 포함하는 사료작물류로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다.
In another embodiment of the present invention, the plant is a food crop including rice, wheat, barley, corn, soybean, potato, red bean, oats, sorghum; Vegetable crops including Arabidopsis, cabbage, radish, red pepper, strawberry, tomato, watermelon, cucumber, cabbage, melon, squash, onions, onions and carrots; Special crops including ginseng, tobacco, cotton, sesame seed, sugar cane, beet, perilla, peanut, and rapeseed; Fruit trees including apple trees, pears, jujube trees, peaches, sheep grapes, grapes, citrus fruits, persimmons, plums, apricots, and bananas; Roses, gladiolus, gerberas, carnations, chrysanthemums, lilies, tulips; And feed crops including ragras, red clover, orchardgrass, alpha alpha, tall fescue, and penny al ragas.

본 발명은 식물체의 환경 스트레스와 관련하여 중요한 역할을 수행하는 앱시스산(ABA) 신호 전달에서 음성 조절자 역할을 수행하는 고추 DIN1(CaDIN1) 단백질을 이용하여 식물체의 건조 저항성을 증진시키는 조성물 및 증진 방법을 제공함으로써, 식물체에서 건조에 대한 내성을 조절할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a composition and an enhancement method for enhancing plant dryness resistance using a pepper DIN1 (CaDIN1) protein that plays a role as a negative regulator in abscisic acid signaling (ABA) signaling that plays an important role in environmental stress of a plant , There is an effect that the tolerance to drying in plants can be controlled.

특히, 본 발명에 따라 식물체에서 DIN1 단백질을 침묵(knockdown)시킬 경우 식물체의 건조 저항성이 현저히 증진되는 효과가 있다.In particular, when the DIN1 protein is knocked down in the plant according to the present invention, the dry resistance of the plant is markedly improved.

따라서 DIN1의 발현조절을 통해 인류가 이용할 수 있는 작물 등의 개량에 유용하게 활용 가능할 것으로 기대된다.
Therefore, it is expected to be useful for the improvement of crops and the like which can be utilized by humans through the regulation of DIN1 expression.

도 1은 고추의 DIN1과 Nicotiana tabacum(Tobacco), Medicago truncatula(Barrel_medic), Oryza sativa Japonica Group(Rice) 및 Zea mays(Maize)의 DIN 아미노산 서열을 비교한 것이다.
도 2는 고추에 100μM ABA, 200mM 염(NaCl), 탈수 처리를 각각하고 6시간 및 12시간 후에 고추 잎에서 CaDIN1 유전자의 발현을 나타낸 것이다.
도 3은 CaDIN1의 발현을 침묵시킨 고추 식물체의 잎에서 건조 스트레스에 대해 증진된 저항성을 나타낸 것으로, 도 3a는 빈 벡터(TRV2:00, 대조군) 또는 CaDIN1 유전자 발현을 침묵시킨 벡터(TRV2:CaDIN1)로 형질전환된 고추 식물체를 탈수처리(12일 간, Before rewatering)하였다가 재수화(2일 간, rewatering)한 결과를 나타낸 것이고, 도 3b는 잎을 떼어낸 직후(0시간) 및 24시간 후에 각각 잎에서 TBARS의 증가를 백분율로 나타냄으로써 지질과산화를 정량화한 것이다.
도 4는 CaDIN1-OX 형질전환 애기장대 라인의 ABA에 대해 감소된 민감도를 나타낸 것으로, 도 4a는 0.5X MS 배지에서 0.4μM ABA에 노출된 야생형 및 형질전환 라인의 묘목 발아를 나타낸 이미지이고, 도 4b는 0.5X MS 배지에서 1.0μM ABA에 10일 간 노출된 야생형 및 형질전환 식물체의 녹색 자엽 묘목 비율을 나타낸 것이다. 도 4c는 1.0μM ABA에 10일 간 노출된 야생형 및 형질전환 식물체의 묘목 성장을 나타낸 이미지이고, 도 4d는 상기 묘목의 뿌리 길이를 측정하여 나타낸 것이다(WT: 야생형 (Col-0), #: CaDIN1 형질전환 애기장대 식물체).
도 5는 CaDIN1-OX 형질전환 애기장대 라인의 건조 스트레스에 대해 감소된 저항성을 나타낸 것으로, 도 5a는 야생형 및 CaDIN1-OX 형질전환 식물체의 탈수 전(위), 12일 간 탈수 후(가운데), 재수화 3일 후(아래) 대표 이미지를 나타낸 것이고, 도 5b는 12일 간 탈수된 식물체의 재수화 3일 후 생존한 식물체를 백분율로 나타낸 것이며, 도 5c는 ABA 처리된 야생형 및 CaDIN1-OX 형질전환 식물체에서의 기공개도를 현미경을 이용하여 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 12시간 동안 탈수 처리된 DIN1-OX 돌연변이에서 ABA에 반응하는 유전자의 발현을 RT-PCR로 측정한 것이다.
1 compares the DIN amino acid sequences of DIN1 of pepper with Nicotiana tabacum (Tobacco), Medicago truncatula (Barrel_medic), Oryza sativa Japonica Group (Rice) and Zea mays (Maize).
Fig. 2 shows the expression of CaDIN1 gene in pepper leaves after 6 hours and 12 hours, respectively, in pepper at 100 [mu] M ABA, 200 mM salt (NaCl) and dehydration treatment.
FIG. 3 shows the resistance against dry stress in the leaves of pepper plants which silenced the expression of CaDIN1. FIG. 3a shows the expression of TRV2 (CaDIN1), which is an empty vector (TRV2: 00, control) (2 days, rewatering) after dehydration (12 days, before rewatering) of transformed pepper plants and FIG. 3b shows the result immediately after removing leaves (0 hours) and 24 hours And quantifying the lipid peroxidation by expressing the percentage increase of TBARS in each leaf as a percentage.
Figure 4 shows the reduced sensitivity to ABA of the CaDIN1-OX transgenic Arabidopsis line, Figure 4a is an image showing seedling germination of the wild-type and transfected lines exposed to 0.4 [mu] M ABA in 0.5X MS medium, 4b shows the percentage of green cotyledon seedlings of wild-type and transgenic plants exposed to 1.0 μM ABA for 10 days in 0.5X MS medium. FIG. 4C is an image showing seedling growth of wild-type and transgenic plants exposed to 1.0 μM ABA for 10 days, and FIG. 4D is an image showing the root length of the seedlings (WT: wild type (Col-0) CaDIN1 transgenic Arabidopsis plants).
Figure 5 shows the reduced resistance to the dry stress of the CaDIN1-OX transgenic Arabidopsis lines, Figure 5a shows the results of the dehydration of the wild-type and CaDIN1-OX transgenic plants before (above) Figure 5B shows the percentage of surviving plants after 3 days of rehydration of the dehydrated plants for 12 days. Figure 5C shows the ABA-treated wild type and CaDIN1-OX trait The pore openness in the transgenic plants was measured using a microscope.
FIG. 6 shows the expression of genes responsive to ABA in DIN1-OX mutants dehydrated for 12 hours by RT-PCR.

본 발명은 고추 DIN1(CaDIN1)단백질의 발현 및/또는 활성 억제제를 유효성분으로 포함하는 식물체의 건조 저항성 증진용 조성물을 제공함에 그 특징이 있다.The present invention is characterized by providing a composition for promoting dryness resistance of a plant comprising as an active ingredient an expression and / or activity inhibitor of red pepper DIN1 (CaDIN1) protein.

본 발명자들은 DIN1의 비-생물적 스트레스에 대한 새로운 기능을 밝히기 위해 연구하던 중, DIN1 유전자가 앱시스산(abscisic acid: ABA), 건조(탈수) 스트레스에 노출된 고추 잎에서 강하게 유도된다는 사실을 본 발명에서 최초로 규명하였다(실시예 2 참조).The inventors of the present invention have been studying to discover new functions of non-biological stress of DIN1 and found that DIN1 gene is strongly induced in pepper leaves exposed to abscisic acid (ABA) and dry (dehydration) stress (See Example 2).

이와 관련하여, 본 발명의 일실시예에서는 VIGS(Virus Induced Gene Silencing) 기법으로 고추 식물체에서 고추 DIN1(CaDIN1) 유전자를 침묵시킨 결과, 탈수된 잎에서 지질과산화(lipid peroxidation) 수치가 낮게 나타난다는 사실을 확인하였다. 또한, 애기장대에서 CaDIN1 유전자를 과발현시킨 결과, 발아 및 묘목 성장 등에서 ABA에 대한 민감도가 감소한다는 사실을 확인함으로써, CaDIN1이 건조한 상황에서 잎의 수분 손실을 억제함으로써 ABA 신호전달의 음성 조절자 역할을 수행한다는 사실을 확인하였다(실시예 3 내지 5 참조).In this regard, in one embodiment of the present invention, silencing of the pepper DIN1 (CaDIN1) gene in pepper plants by Virus Induced Gene Silencing (VIGS) technique results in a low lipid peroxidation level in dehydrated leaves Respectively. In addition, overexpression of the CaDIN1 gene in Arabidopsis shows that the sensitivity to ABA is reduced in germination and seedling growth, so that CaDIN1 acts as a negative regulator of ABA signaling by suppressing leaf water loss in dry conditions (See Examples 3 to 5).

따라서 본 발명은 고추 DIN1 단백질의 발현 또는 활성 억제제를 유효성분으로 포함하는 식물체의 건조 저항성 증진용 조성물을 제공할 수 있으며, 상기 억제제는 고추 DIN1 유전자의 서열, 상기 서열에 상보적인 서열 또는 상기 유전자 서열의 단편에 대한 mRNA에 상보적으로 결합하여 발현을 억제하는 siRNA(small interference RNA), shRNA(short hairpin RNA), miRNA(microRNA), 리보자임(ribozyme), DNAzyme, PNA(peptide nucleic acids), 안티센스 뉴클레오티드 중 어느 하나인 것이 바람직하고, 고추 DIN1 단백질에 상보적으로 결합하여 활성을 억제하는 화합물, 펩티드(Peptide), 펩티드 미메틱스(Peptide Minetics), 항체, 또는 압타머(aptamer) 중 어느 하나인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.Accordingly, the present invention provides a composition for promoting dryness resistance of a plant comprising as an active ingredient an expression or activity inhibitor of red pepper DIN1 protein, wherein the inhibitor comprises a sequence of the pepper DIN1 gene, a sequence complementary to the sequence, (Small interference RNA), shRNA (short hairpin RNA), miRNA (microRNA), ribozyme, DNAzyme, PNA (peptide nucleic acids), antisense Nucleotide, and is preferably any one of a compound, a peptide, a peptide mimetics, an antibody, or an aptamer which is complementary to the capsicum DIN1 protein to inhibit its activity But is not limited thereto.

상기 siRNA는 고추 DIN1을 암호화하는 유전자의 mRNA의 염기서열 내에서 선택되는 15 내지 30 머(mer)의 센스 서열 및 상기 센스 서열에 상보적으로 결합하는 안티센스 서열로 구성되는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않으며, 상기 안티센스 뉴클레오티드는 왓슨-클릭 염기쌍에 정의된 바에 따라, DNA, 미성숙-mRNA 또는 성숙된 mRNA의 상보적 염기서열에 결합(혼성화)하여 DNA에서 단백질로서 유전정보의 흐름을 방해하는 것으로, 안티센스 뉴클레오티드는 모노머 단위의 긴 사슬이기 때문에 이들은 표적 RNA 서열에 대해 쉽게 합성될 수 있다. 또한, 상기 펩티드 미메틱스는 고추 DIN1 단백질의 결합 도메인을 억제하여 고추 DIN1 단백질의 활성을 억제하는 것으로, 펩티드 미메틱스는 펩티드 또는 비펩티드일 수 있고, psi 결합(Benkirane, N., et al. J. Biol. Chem., 271:33218-33224, 1996)과 같은 비펩티드 결합에 의해 결합된 아미노산으로 구성될 수 있으며, "구조적으로 강제된(conformationally constrained)" 펩티드, 사이클릭 미메틱스(cyclic mimetics), 적어도 하나의 엑소사이클릭 도메인(exocyclic domain), 결합 부분(결합 아미노산) 및 활성 부위를 포함하는 사이클릭 미메틱스일 수 있다. 펩티드 미메틱스는 고추 DIN1 단백질의 이차구조 특성과 유사하게 구조화되고 항체(Park, B. W. et al. Nat Biotechnol 18, 194-198, 2000) 또는 수용성 수용체(Takasaki, W. et al. Nat Biotechnol 15, 1266-1270, 1997)와 같은 거대한 분자의 억제 특성을 모방할 수 있으며, 천연의 길항제와 동등한 효과로 작용할 수 있는 신규한 소분자일 수 있다(Wrighton, N. C. et al. Nat Biotechnol 15, 1261-1265, 1997). 상기 항체는 폴리클로날 또는 모노클로날 항체이며, 바람직하게는 모노클로날 항체이다. 항체는 당업계에서 통상적으로 실시되는 방법들, 예를 들어, 융합 방법(Kohler and Milstein, European Journal of Immunology, 6:511-519(1976)), 재조합 DNA 방법(미국 특허 제4,816,56호) 또는 파아지 항체 라이브러리 방법(Clackson et al, Nature, 352:624-628(1991) 및 Marks et al, J. Mol. Biol., 222:58, 1-597(1991))에 의해 제조될 수 있다. 항체 제조에 대한 일반적인 과정은 Harlow, E. and Lane, D., Using Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press, New York, 1999; Zola, H., Monoclonal Antibodies: A Manual of Techniques, CRC Press, Inc., Boca Raton, Florida, 1984; 및 Coligan , CURRENT PROTOCOLS IN IMMUNOLOGY, Wiley/Greene, NY, 1991에 상세하게 기재되어 있으며, 상기 문헌들은 본 명세서에 참조로서 삽입된다. 상기 압타머는 단일 사슬 DNA 또는 RNA 분자로서, SELEX(systematic evolution of ligands by exponential enrichment)라 불리는 올리고뉴클레오티드(oligonucleotide) 라이브러리를 이용한 진화적인 방법에 의해 특정 화학 분자나 생물학적 분자에 높은 친화력과 선별력을 갖고 결합하는 올리고머를 분리하여 수득할 수 있으며(C. Tuerand L. Gold, Science 249, 505 - 510, 2005; A. D. Ellington and J. W. Szostak, Nature 346, 818 - 822, 1990; M. Famulok, et. al., Acc. Chem. Res. 33, 591 - 599, 2000; D. S. Wilson and Szostak, Annu. Rev. Biochem. 68, 611 - 647, 1999), 표적에 특이적으로 결합하여 표적의 활성을 조정할 수 있는데, 예컨대, 결합을 통하여 표적이 기능하는 능력을 차단할 수 있다.The siRNA preferably comprises a sense sequence of 15 to 30 mers selected in the base sequence of the mRNA encoding the pepper DIN1 and an antisense sequence complementarily binding to the sense sequence, but is not limited thereto , The antisense nucleotide binds (hybridizes) to a complementary base sequence of DNA, immature-mRNA or mature mRNA to inhibit the flow of genetic information as a protein in the DNA, as defined in the Watson-click base pair. The antisense nucleotide Are long chains of monomeric units, they can be easily synthesized against the target RNA sequence. In addition, the peptide mimetics inhibit the binding domain of the capsicum DIN1 protein to inhibit the activity of the capsicum DIN1 protein. The peptide mimetics may be peptides or non-peptides, and psi binding (Benkirane, N., et al. J And may be composed of amino acids joined by non-peptide bonds, such as " conformationally constrained "peptides, cyclic mimetics (Biol. Chem., 271: 33218-33224, 1996) ), At least one exocyclic domain, a binding moiety (binding amino acid), and an active site. Peptide mimetics is structurally similar to the secondary structural features of the pepper DIN1 protein and has been shown to be an antibody (Park, BW et al. Nat Biotechnol 18, 194-198, 2000) or a water soluble receptor (Takasaki, W. et al. Nat Biotechnol 15, 1266 (Wrighton, NC et al., Nat Biotechnol 15, 1261-1265, 1997), which can mimic the inhibitory properties of a large molecule such as, for example, ). The antibody is a polyclonal or monoclonal antibody, preferably a monoclonal antibody. Antibodies can be produced using methods commonly practiced in the art, such as the fusion method (Kohler and Milstein, European Journal of Immunology, 6: 511-519 (1976)), the recombinant DNA method (US Patent No. 4,816,56) Or phage antibody library methods (Clackson et al., Nature, 352: 624-628 (1991) and Marks et al., J. Mol. Biol., 222: 58, 1-597 (1991)). General procedures for antibody preparation are described in Harlow, E. and Lane, D., Using Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press, New York, 1999; Zola, H., Monoclonal Antibodies: A Manual of Techniques, CRC Press, Inc., Boca Raton, Florida, 1984; And Coligan, CURRENT PROTOCOLS IN IMMUNOLOGY, Wiley / Greene, NY, 1991, the disclosures of which are incorporated herein by reference. The aptamer is a single chain DNA or RNA molecule, which has high affinity and selectivity to specific chemical molecules or biological molecules by an evolutionary method using an oligonucleotide library called SELEX (systematic evolution of ligands by exponential enrichment) (J. Tuerand L. Gold, Science 249, 505-510, 2005; AD Ellington and JW Szostak, Nature 346, 818-822, 1990; M. Famulok, et al. (Wilson and Szostak, Annu. Rev. Biochem. 68, 611-647, 1999), it is possible to specifically bind to the target to adjust the activity of the target, for example, , The ability of the target to function through coupling can be blocked.

또한, 본 발명은 고추 DIN1(CaDIN1) 단백질을 코딩하는 유전자의 ORF(open reading frame)를 포함하는 재조합 VIGS(Virus Induced Gene Silencing) 벡터를 제공함에 그 특징이 있다.In addition, the present invention is characterized by providing a recombinant VIGS (Virus Induced Gene Silencing) vector containing an ORF (open reading frame) of a gene encoding pepper DIN1 (CaDIN1) protein.

바이러스에 의해 유도되는 유전자 침묵 현상인 VIGS(virus-induced gene silencing)는 바이러스 유도 RNA 침묵(virus-induced RNA silencing)이라고도 불린다. 다양한 식물과 진균, 곤충류, 선충류, 어류, 쥐 등에서 잘 알려진 전사후유전자침묵현상의 일종으로 바이러스가 식물체에 침입하여 복제하는 과정에서 감염식물체에 바이러스 유전체와 상동성인 있는 내생유전자가 발현될 때 내생유전자와 바이러스 유전체의 발현과 복제가 함께 억제되는 현상이라고 할 수 있다. 즉, 바이러스 게놈의 cDNA에 기주에서 유래된 특정 유전자의 일부 혹은 전체를 삽입하고 감염성 RNA로 제작하여 식물체에 감염시키면, 상응하는 기주의 RNA가 목표가 되어, 감염된 기주 식물체에서는 목적 유전자의 발현이 억제되거나 소실된다. 그 결과 목적 유전자의 기능을 간접적으로 추정할 수 있다. 바이러스 유도 유전자 침묵(VIGS) 기작은 바이러스에 대항하여 RNA가 매개하는 식물 방어기작의 일종이라고 알려져 있으며, 1) 전사후 유전자 침묵 2) RNA 전환 3) 뉴클레오티드 서열 특이성이라는 특징을 가진다.Virus-induced gene silencing (VIGS), a virus-induced gene silencing phenomenon, is also referred to as virus-induced RNA silencing. It is a kind of post-transcriptional gene silencing phenomenon well known in various plants and fungi, insects, nematodes, fishes, and rats. It is a kind of gene silencing phenomenon that occurs when a virus is invaded and replicated in a plant and the endogenous gene homologous to the viral genome is expressed in the infected plant. And the expression and replication of the viral genome are inhibited together. That is, when a part or the whole of a specific gene derived from a host is inserted into a cDNA of a viral genome, and the virus is infected with a plant by infectious RNA, the corresponding host RNA is targeted and the expression of the target gene is suppressed in the infected host plant It disappears. As a result, the function of the target gene can be indirectly estimated. The virus-induced gene silencing (VIGS) mechanism is known to be a type of RNA-mediated plant defense mechanism against viruses, characterized by 1) gene silencing after transcription, 2) RNA conversion, and 3) nucleotide sequence specificity.

본 발명의 일실시예에서 본 발명자들은 CaDIN1의 ORF 영역을 삽입한 VIGS용 형질전환 벡터 TRV(Tobacco Rattle Virus)를 아그로박테리움(Agrobacterium)에 삽입하고, 상기 아그로박테리움을 식물체에 침투시킴으로써 CaDIN1 유전자의 발현을 억제하였다(실시예 3 참조).In one embodiment of the present invention, the present inventors inserted the transforming vector TRV (Tobacco Rattle Virus) for VIGS into which the ORF region of CaDIN1 was inserted into Agrobacterium, and infected the Agrobacterium with the CaDIN1 gene, (See Example 3).

본 발명에서 상기 용어 "재조합"은 세포가 이종의 핵산을 복제하거나, 상기 핵산을 발현하거나 또는 펩티드, 이종의 펩티드 또는 이종의 핵산에 의해 암호화된 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.In the present invention, 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. Recombinant cells 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 용어 "벡터"는 세포 내로 전달하는 DNA 단편(들), 핵산 분자를 지칭할 때 사용된다. 벡터는 DNA를 복제시키고, 숙주세포에서 독립적으로 재생산될 수 있다. 본 발명에서 재조합 벡터의 바람직한 예는 아그로박테리움 투머파시엔스(Agrobacterium tumefaciens)와 같은 적당한 숙주에 존재할 때 그 자체의 일부를 식물 세포로 전이시킬 수 있는 플라스미드 벡터, pTRV1 또는 pTRV2일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 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. 상기 벡터는 식물 숙주를 적당하게 형질전환하는 것이 어려울 때 유리하게 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 재조합 벡터에서, 프로모터는 CaMV 35S, 액틴, 유비퀴틴, pEMU, MAS 또는 히스톤 프로모터일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. "프로모터"란 용어는 구조 유전자로부터의 DNA 업스트림 영역을 의미하며 전사를 개시하기 위하여 RNA 폴리머라아제가 결합하는 DNA 분자를 말한다.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. A preferred example of the recombinant vector in the present invention may be, but is not limited to, a plasmid vector, pTRV1 or pTRV2, capable of transferring a part of itself to a plant cell when present in a suitable host such as Agrobacterium tumefaciens , And other suitable vectors that can be used to introduce the DNA of the present invention into a plant host include viruses such as those that can be derived from double-stranded plant viruses (e.g., CaMV) and single-stranded viruses, Vector, e. G., An incomplete plant viral vector. The vector can be advantageously used when it is difficult to transform a plant host properly. Further, in the recombinant vector of the present invention, the promoter may be CaMV 35S, actin, ubiquitin, pEMU, MAS, or histone promoter, but is not limited thereto. The term "promoter " refers to a DNA upstream region from a structural gene and refers to a DNA molecule to which an RNA polymerase binds to initiate transcription.

또한, 본 발명은 상기 재조합 VIGS(Virus Induced Gene Silencing) 벡터로 형질전환되어 건조 저항성이 증진된 식물체 및/또는 이의 종자를 제공한다.In addition, the present invention provides a plant transformed with the above-mentioned recombinant VIGS (Virus Induced Gene Silencing) vector to enhance dry resistance and / or seeds thereof.

이에 더하여, 본 발명은 상기 벡터로 식물체를 형질전환시켜 고추 DIN1 유전자를 침묵시키는 단계를 포함하는 식물체의 건조 저항성을 증진시키는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for promoting dryness resistance of a plant comprising transforming a plant with the vector to silence the pepper DIN1 gene.

상기에서 식물의 형질전환은 DNA를 식물에 전이시키는 임의의 방법을 의미한다. 그러한 형질전환 방법은 반드시 재생 및(또는) 조직 배양 기간을 가질 필요는 없으며, 식물 종의 형질전환은 쌍자엽 식물뿐만 아니라 단자엽 식물 양자를 포함한 모든 식물 종에 대해 일반적이다. 원칙적으로, 임의의 형질전환 방법은 본 발명에 따른 DNA를 적당한 선조 세포로 도입시키는데 이용될 수 있다. 방법은 공지된 원형질체에 대한 칼슘/폴리에틸렌 글리콜 방법(Krens, F.A. et al., 1982, Nature 296, 72-74; Negrutiu I. et al., June 1987, Plant Mol. Biol. 8, 363-373), 원형질체의 전기천공법(Shillito R.D. et al., 1985 Bio/Technol. 3, 1099-1102), 식물 요소로의 현미주사법(Crossway A. et al., 1986, Mol. Gen. Genet. 202, 179-185), 각종 식물 요소의 (DNA 또는 RNA-코팅된) 입자 충격법(Klein T.M. et al., 1987, Nature 327, 70), 식물의 침윤 또는 성숙 화분 또는 소포자의 형질전환에 의한 아그로박테리움 투머파시엔스 매개된 유전자 전이에서 (비완전성) 바이러스에 의한 감염(유럽 특허 제0301316호) 등으로부터 적당하게 선택될 수 있다. 본 발명에 따른 바람직한 방법은 아그로박테리움 매개된 DNA 전달을 포함한다.In the above, transformation of a plant means any method of transferring DNA to a plant. Such transformation methods do not necessarily have a regeneration and / or tissue culture period, and the transformation of plant species is common to all plant species, including both dicotyledonous plants as well as monocotyledonous plants. In principle, any transformation method can be used to introduce the DNA according to the present invention into suitable progenitor cells. The method is based on the calcium / polyethylene glycol method for known protoplasts (Krens, FA et al., 1982, Nature 296, 72-74; Negrutiu I. et al., June 1987, Plant Mol. Biol. 8, 363-373) (Shillito RD et al., 1985 Bio / Technol. 3, 1099-1102), microinjection into plant elements (Crossway A. et al., 1986, Mol. Gen. Genet. (Klein et al., 1987, Nature 327, 70), infiltration of plants or the transformation of Agrobacterium species by transformation of mature pollen or microparticles Infections caused by (non-integrative) viruses in Tuomorphisian mediated gene transfer (European Patent No. 0301316), and the like. A preferred method according to the present invention comprises Agrobacterium mediated DNA delivery.

본 발명에서 상기 식물체의 건조 저항성을 증진시키는 가장 바람직한 방법은, 상기 CaDIN1 단백질을 코딩하는 유전자의 ORF 영역을 삽입한 재조합 VIGS 벡터로 아그로박테리움을 형질전환 시키는 단계 및 상기 형질전환된 아그로박테리움을 식물체에 침투시키는 단계를 포함하는 방법을 통해 이루어질 수 있다.In the present invention, the most preferred method for enhancing the drying resistance of the plant is to transform Agrobacterium with a recombinant VIGS vector into which the ORF region of the gene encoding the CaDIN1 protein is inserted, and transforming the transformed Agrobacterium The method comprising infiltrating the plant.

나아가 본 발명은 하기 단계를 포함하는 식물의 건조 저항성 증진제의 스크리닝 방법을 제공할 수 있다.Further, the present invention can provide a screening method for a plant dry resistance enhancer comprising the following steps.

구체적으로 상기 스크리닝 방법은,Specifically, in the screening method,

(a) 식물에 후보 물질을 처리하는 단계;(a) treating the candidate material with a plant;

(b) 상기 후보 물질 처리 후 고추 DIN1 단백질의 발현 정도를 측정하는 단계; 및(b) measuring the degree of expression of the red pepper DIN1 protein after treating the candidate substance; And

(c) 상기 고추 DIN1 단백질의 발현 정도가 후보 물질을 처리하지 않은 대조군에 비해 감소한 후보 물질을 선별하는 단계를 포함하는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.(c) selecting the candidates for which the degree of expression of the red pepper DIN1 protein is decreased as compared to the control group not treated with the candidate substance, but it is not limited thereto.

상기 방법에 있어서, (b) 단계의 발현 정도는 면역침강법(immunoprecipitation), 방사능면역분석법(RIA), 효소면역분석법(ELISA), 면역조직화학분석법(immunohistochemical analysis), RealTime-PCR, qRT-PCR, 웨스턴 블롯(Western Blotting), 노던 블롯(Northern Blotting), 또는 유세포 분석법(FACS) 중 어느 하나의 방법으로 측정하는 것이 바람직하나, 이에 제한하지 않고 당업자에게 알려진 전사체(물) 또는 그로부터 코딩된 단백질의 양을 측정하는 모든 방법을 사용하여 측정할 수 있다.In this method, the degree of expression in step (b) may be determined by immunoprecipitation, radioimmunoassay (RIA), enzyme immunoassay (ELISA), immunohistochemical analysis, RealTime-PCR, qRT-PCR (Water), or a protein encoded therefrom, which is known to a person skilled in the art, but is not limited thereto, and is preferably measured by any one of Western blotting, Northern blotting and flow cytometry (FACS) Of the total amount of < / RTI >

아울러, 본 발명에 있어서 DIN1 단백질은 서열번호 1로 표시되는 아미노산 서열로 이루어진 고추 DIN1 단백질, 및 상기 단백질들의 기능적 동등물을 포함한다. "기능적 동등물"이란 아미노산의 부가, 치환 또는 결실의 결과, 상기 서열번호 1로 표시되는 아미노산 서열과 적어도 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상, 더 더욱 바람직하게는 95% 이상의 서열 상동성을 갖는 것으로, 서열번호 1로 표시되는 단백질과 실질적으로 동질의 생리활성을 나타내는 단백질을 말한다. "실질적으로 동질의 생리활성"이란 식물체에서 ABA에 대한 민감도, 염 또는 가뭄(탈수) 등의 비-생물적 스트레스에 대한 활성을 의미한다.In addition, in the present invention, the DIN1 protein comprises a pepper DIN1 protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, and functional equivalents of the proteins. "Functional equivalent" means at least 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, still more preferably at least 70% or more, more preferably 90% or more, Refers to a protein having a homology of at least 95% and exhibiting substantially the same physiological activity as the protein represented by SEQ ID NO: 1. "Substantially homogenous bioactivity" means activity against non-biological stress such as susceptibility to ABA, salt or drought (dehydration) in plants.

또한, 본 발명에서 상기 식물(체)는 벼, 밀, 보리, 옥수수, 콩, 감자, 팥, 귀리, 수수를 포함하는 식량작물류; 애기장대, 배추, 무, 고추, 딸기, 토마토, 수박, 오이, 양배추, 참외, 호박, 파, 양파, 당근을 포함하는 채소작물류; 인삼, 담배, 목화, 참깨, 사탕수수, 사탕무우, 들깨, 땅콩, 유채를 포함하는 특용작물류; 사과나무, 배나무, 대추나무, 복숭아, 양다래, 포도, 감귤, 감, 자두, 살구, 바나나를 포함하는 과수류; 장미, 글라디올러스, 거베라, 카네이션, 국화, 백합, 튤립을 포함하는 화훼류; 및 라이그라스, 레드클로버, 오차드그라스, 알파알파, 톨페스큐, 페레니얼라이그라스를 포함하는 사료작물류 등일 수 있으며, 가장 바람직하게는 애기장대 또는 고추이나 이에 한정되는 것은 아니다.
Also, in the present invention, the plant (sieve) is a food crop including rice, wheat, barley, corn, soybean, potato, red bean, oats and sorghum; Vegetable crops including Arabidopsis, cabbage, radish, red pepper, strawberry, tomato, watermelon, cucumber, cabbage, melon, squash, onions, onions and carrots; Special crops including ginseng, tobacco, cotton, sesame seed, sugar cane, beet, perilla, peanut, and rapeseed; Fruit trees including apple trees, pears, jujube trees, peaches, sheep grapes, grapes, citrus fruits, persimmons, plums, apricots, and bananas; Roses, gladiolus, gerberas, carnations, chrysanthemums, lilies, tulips; And feed crops including rice grass, red clover, orchardgrass, alpha-alpha, tall fescue, and perennial rice, and most preferably rice straw or pepper.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the following examples are provided only for the purpose of easier understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.

[[ 실험예Experimental Example ]]

본 발명의 실시예는 하기와 같은 조건 및 방법으로 수행되었다.
An embodiment of the present invention was carried out by the following conditions and methods.

1. 식물 재료 및 성장 조건1. Plant material and growth conditions

고추(Capsicum annuum L., cv. Hanbyul) 종자는 증기 소독된 배합토(피트모스(peat moss):펄라이트(perlite):질석(vermiculite)=5:3:2, v/v/v), 사토(sand), 및 양토(loam soil)를 1:1:1(v/v/v)로 섞고 파종하였다. 그리고 하루에 16시간 동안 백색 형광등 세기 80 μmol photons m-2s- 1 로 빛을 비춘 27±1℃ 방에서 성장시켰다. Capsicum annuum L., cv. Hanbyul seeds were prepared from steam sterilized blended soil (peat moss: perlite: vermiculite = 5: 3: 2, v / v / v), sand, and loam soil 1: 1: 1 (v / v / v). And white fluorescent intensity for 16 hours a day, 80 μmol photons m -2 s - 1 was grown at 27 ± 1 ℃ room flashes the light.

애기장대(Arabidopsis thaliana: ecotype Col-0) 종자는 60% 습도, 16시간 낮/8시간 밤 사이클, 24℃ 온도로 설정한 챔버의 1% 수크로오스가 보충된 MS 배지(Murashige and Skoog agar)에서 발아시켰다. 애기장대 묘목은 피트모스:펄라이트:질석을 9:1:1의 비율로 혼합한 토양에서 24℃ 온도, 60% 습도, 16시간/8시간의 낮/밤 사이클 조건으로 형광등(130 μmol photons m-2s-1) 빛에서 성장시켰다.
Arabidopsis The seeds were germinated in MS medium (Murashige and Skoog agar) supplemented with 1% sucrose in a chamber set at 60% humidity, 16 hours day / 8 hour night cycle, and 24 ° C temperature. Arabidopsis seedlings peat moss: Perlite: Vermiculite a 9: 1: in a soil mixture in a proportion of 1 24 ℃ temperature, 60% humidity, a fluorescent lamp with day / night cycle conditions for 16 hours / 8 hours (130 μmol photons m -2 s -1 ) light.

2. 2. ABAABA , 염 및 건조 스트레스 처리, Salt and dry stress treatment

먼저, 건조 스트레스 처리를 위해, 고추 및 애기장대 식물체를 상처 나지 않도록 조심스럽게 토양에서 분리하고 3MM 종이(Whatman, Clifton, UK)위에서 식물체를 탈수시켰다. 또한, ABA 처리는 야생형과 CaDIN1 과발현(CaDIN1-OX) 형질전환 애기장대 종자를 4℃에서 2일 동안 층화하고 0.4 μM 또는 1.0 μM ABA가 보충된 MS 아가 배지가 담긴 플레이트에 파종하였다. 발아테스트를 위해 유전자형(genotype)당 30개의 종자를 플레이트 위에 각각 파종하고, 3일 후 발아한 종자 수를 세었다. 또한, 묘목은 130 μmol photons m-2s-1의 빛의 세기 조건으로, 12시간/12시간의 낮/밤 사이클 24℃/21℃에서 성장시켰다.First, for dry stress treatment, red pepper and Arabidopsis plants were carefully removed from the soil to avoid scratching and the plants were dehydrated on 3MM paper (Whatman, Clifton, UK). In addition, ABA treatment resulted in stratification of wild-type and CaDIN1-overexpressing (CaDIN1-OX) transgenic Arabidopsis seeds at 4 ° C for 2 days and seeding on plates containing MS agar medium supplemented with 0.4 μM or 1.0 μM ABA. For the germination test, 30 seeds per genotype were sown on each plate, and the number of seeds germinated after 3 days was counted. The seedlings were grown at 24 ° C / 21 ° C for 12 hours / 12 hours day / night cycles with light intensity conditions of 130 μmol photons m -2 s -1 .

또한, 2주 된 야생형 및 CaDIN1-OX 형질전환 애기장대 묘목을 무작위로 배합토(피트모스:펄라이트:질석=9:1:1)가 담긴 트레이에 심었다. 또한, 5주 된 식물체에 12일 동안 물주기를 중단함으로써 탈수 스트레스를 주었다. 그리고 회복되도록 2일 동안 다시 식물체에 물을 주고 재수화된 녹색 잎을 가지는 식물체의 생존률을 계산하였다. 정량적으로 건조 저항성을 알아보기 위해, 고추 및 애기장대 잎을 식물체로부터 취하여 페트리접시(petri-dish)에 놓았다. 상기 페트리접시를 40% 상대습도의 성장 챔버에 두고, 정해진 시간에 생중량의 손실을 측정하였으며, 실험은 3번 반복 수행하였다.In addition, two-week old wild-type and CaDIN1-OX transgenic Arabidopsis seedlings were randomly planted in a tray containing blended soil (peat moss: perlite: vermiculite = 9: 1: 1). In addition, dehydration stress was given to the 5-week-old plants by stopping watering for 12 days. The plants were again watered for 2 days to recover and the survival rate of plants with rehydrated green leaves was calculated. To quantitatively determine dry resistance, pepper and Arabidopsis leaves were removed from the plant and placed on a petri-dish. The Petri dish was placed in a growth chamber at 40% relative humidity, and the loss of fresh weight was measured at a fixed time, and the experiment was repeated three times.

염 스트레스 처리 및 분석은, 고추 묘목을 무작위로 배합토(피트모스:펄라이트:질석=9:1:1)가 담긴 트레이에 심고, 상기 고추 식물체가 6 엽기가 되었을 때 200mM 농도의 NaCl을 처리한 다음 6시간 후, 24시간 후에 샘플링을 하여 총 RNA를 추출함으로써 수행되었다.
The salt stress treatment and analysis was performed by planting the red pepper seedlings at random on a tray containing the blended soil (peat moss: pearlite: vermiculite: vermiculite = vermiculite = 9: 1: 1), treating the pepper plants with 6 mM of NaCl at a concentration of 200 mM, After 24 hours, sampling was performed to extract total RNA.

3. 노던 3. Northern 블롯Blot (( NorthernNorthern blotblot ) 분석) analysis

총 RNA는 트라이졸 시약(Invitrogen, Carlsbad, CA, USA)을 이용하여 고추 잎 조직으로부터 추출하였다. 노던 블로팅으로 유전자의 발현 수치를 분석하기 위하여, 동량의 RNA를 EtBr(ethidium bromide)을 첨가한 1.2% 포름알데히드-아가로즈 젤에서 분리하고, 나일론 멤브레인(Hybond N+, Amersham, Little Chalfont, UK)에 이동시켰다. CaDIN1 cDNA는 랜덤 프라이머 키트(Boehringer Mannheim, Mannheim, Germany)를 이용하여 동위원소(32P) 표지하였다. 예비혼성화 및 혼성화는 5% (w/v) dextran sulfate, 0.25 M disodium phosphate, pH 7.2, 7% (w/v) SDS, 1mM EDTA 용액에서 65℃ 조건으로 수행하였다. 상기 멤브레인은 0.1% SDS/2x SSC 용액으로 실온에서 각각 10분간 2번 세척하였으며, 0.1% SDS/0.1x SSC 용액으로 65℃에서 각각 5분간 3번 세척하였다. 그리고 상기 혼성화 블롯은 X-선 필름에 감광시켜 결과를 확인하였다.
Total RNA was extracted from pepper leaf tissues using a triazole reagent (Invitrogen, Carlsbad, Calif., USA). In order to analyze gene expression levels by Northern blotting, the same amount of RNA was separated from 1.2% formaldehyde-agarose gel to which EtBr (ethidium bromide) was added, and a nylon membrane (Hybond N + , Amersham, Little Chalfont, UK ). CaDIN1 cDNA was labeled with isotope ( 32 P) using a random primer kit (Boehringer Mannheim, Mannheim, Germany). Prehybridization and hybridization were performed at 65 ° C in 5% (w / v) dextran sulfate, 0.25 M disodium phosphate, pH 7.2, 7% (w / v) SDS and 1 mM EDTA solution. The membrane was washed with 0.1% SDS / 2x SSC solution twice at room temperature for 10 minutes each and then washed three times with 0.1% SDS / 0.1x SSC solution at 65 ° C for 5 minutes each. The hybridization blot was sensitized to X-ray film to confirm the result.

4. 4. 기공개도(Stomatal aperture)의Stomatal aperture 생물학적 검정 Biological assay

기공개도 생물학적 검정을 위해 4주된 식물체의 로제트 잎에서 잎의 껍질을 수확하여 빛이 있는 조건으로 기공 개구 용액(stomatal opening solution, SOS: 50 mM KCl, 10 mM MES-KOH, pH 6.15, 10 mM CaCl2) 위에 띄웠다. 그리고 2.5 시간 후 상기 용액을 5μM ABA 함유 SOS 용액으로 교체하고, 2.5시간을 더 배양하였다. 이후 각 샘플마다 60개의 기공을 측정하였으며, 상기 실험을 각각 세 번 독립적으로 수행하였다.
For the bioassay, the leaf husks were harvested from 4-week-old plant rosette leaves and stained with a stomatal opening solution (SOS: 50 mM KCl, 10 mM MES-KOH, pH 6.15, 10 mM CaCl 2 ). After 2.5 hours, the solution was replaced with an SOS solution containing 5 μM ABA and further incubated for 2.5 hours. Then, 60 pores were measured for each sample, and the experiments were performed independently three times.

5. 5. VirusVirus -- inducedinduced genegene silencingsilencing ( ( VIGSVIGS ))

고추에서 CaDIN1 유전자를 침묵(knockdown) 시키기 위해 공지된 방법(Kim et al., Plant J 72: 843-855, 2012)에 따라 담배얼룩바이러스(tobacco rattle virus: TRV) 기반 VIGS 시스템을 이용하였다. 즉, CaDIN1의 ORF(open reading frame) 부분을 pTRV2 벡터에 삽입하여 pTRV2:CaDIN1을 제작하였다. 그리고 pTRV1, pTRV2:00, 또는 pTRV2:CaDIN1을 운반하는 아그로박테리움(Agrobacterium tumefaciens) 균주 GV3101를 고추의 완전히 자란 자엽(fully expanded cotyledons)에 침투시켰다(각 균주별 OD600=0.2). 식물체들은 생장 및 바이러스가 번질 수 있도록 16시간 낮/8시간 밤으로 광주기를 설정한 26℃의 생육실에 두었다. 6개의 잎 단계의 CaDIN1 발현이 침묵된 고추 식물체를 건조 조건 처리 및 지질과산화(lipid peroxidation) 분석에 이용하였다.
A tobacco rattle virus (TRV) -based VIGS system was used according to a known method to knockdown the CaDIN1 gene in pepper (Kim et al., Plant J 72: 843-855, 2012). That is, an open reading frame (ORF) portion of CaDIN1 was inserted into the pTRV2 vector to construct pTRV2: CaDIN1. And pTRV1, pTRV2: 00, or pTRV2: CaDIN1 carrying Agrobacterium tumefaciens strain GV3101 was infiltrated into fully expanded cotyledons of pepper (OD 600 = 0.2 for each strain). The plants were placed in a growth chamber at 26 ° C with a photoperiod set at 16 hours a day / 8 hours a night to allow growth and virus to spread. Six leaf stage CaDIN1 expression - silenced pepper plants were used for dry condition treatment and lipid peroxidation analysis.

6. 지질과산화 분석6. Lipid Peroxidation Analysis

지질과산화 수치는 지질과산화의 부산물 중 하나인 MDA(malondialdehyde)와 TBA(thiobarbituric acid)의 반응에 의해 형성되는 TBARS(thiobarbituric acid reactive substances) 농도를 측정함으로써 관찰하였다. 0.5% (w/v) TBA를 첨가한 20% trichloroacetic acid (w/v) 용액에 고추 및 애기장대로부터 수집한 잎 샘플(100mg)을 넣고 균질화시킨 다음 95℃에서 30분 동안 가열한 뒤 얼음에서 5분간 식혔다. 이후 13,000 x g에서 10분간 원심분리하고 상층액의 흡광도를 532nm 및 600nm에서 측정하였다. 600nm에서의 비-특이적 흡광도를 532nm에서의 흡광도에서 빼고, 155 mM-1 cm- 1 의 흡광계수를 이용하여 MDA 농도를 계산하였으며, 상기 실험을 적어도 각각 세 번 독립적으로 수행한 결과의 평균값을 계산하였다.
Lipid peroxidation levels were measured by measuring the concentration of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) formed by the reaction of MDA (malondialdehyde) and TBA (thiobarbituric acid), one of the byproducts of lipid peroxidation. The leaf samples (100 mg) collected from pepper and Arabidopsis were homogenized in a 20% trichloroacetic acid (w / v) solution containing 0.5% (w / v) TBA and heated at 95 ° C for 30 minutes. It cooled for 5 minutes. After centrifugation at 13,000 xg for 10 minutes, the absorbance of the supernatant was measured at 532 nm and 600 nm. Remove the specific absorbance in the absorbance at 532nm, 155 mM -1 cm - - ratio at 600nm was calculated the MDA concentration using the extinction coefficient of 1, the average value of the results of the experiments at least three times independently Respectively.

7. 7. RNARNA 추출 및  Extraction and qRTqRT -- PCRPCR

총 RNA는 RNeasy Mini kit(Qiagen, Valencia, CA, USA)를 이용하여 애기장대 및 고추 식물체의 잎 조직으로부터 추출하였다. 모든 RNA 샘플은 genomic DNA를 제거하기 위하여 RNA-free DNase로 다이제스트하였다. 또한, 분광 광도계로 정량화한 다음 총 RNA 1μg을 Transcript First Strand cDNA Synthesis kit (Roche)를 이용한 cDNA 합성에 사용하였다. 이와 동시에 역전사효소없이 PCR을 수행하고, cDNA 샘플에서 genomic DNA의 오염을 재확인하기 위한 qRT-PCR에 PCR 산물을 사용하였다. 합성한 cDNA는 iQTMSYBR Green Supermix 및 하기 표 1에 나타낸 특이 프라이머와 함께 CFX96 Touch™ Real-Time PCR detection system (Bio-Rad, Hercules, CA, USA)을 이용하여 증폭시켰다. 모든 반응은 세 번 반복하여 수행하였으며, PCR 조건은 다음과 같다: 95℃에서 5분 가열 후, [95℃에서 20초, 60℃에서 20초, 72℃에서 20초]를 한 사이클로 하여 45 사이클 반복. qRT-PCR은 반복 실험(biological 및 technical replicate)을 각각 적어도 두 번씩 수행하였다. 각 유전자의 상대적 발현량은 ΔΔCt 방법(Livak et al., Methods 25: 402-408, 2001)으로 계산하였으며, 타겟 유전자 발현의 정확한 측정을 위해 3개의 내부 대조군 유전자(Actin 1, EF1α, 18s rRNA)를 정규화에 이용하였다.
Total RNA was extracted from leaf tissues of Arabidopsis and Pepper plants using RNeasy Mini kit (Qiagen, Valencia, CA, USA). All RNA samples were digested with RNA-free DNase to remove genomic DNA. After quantification with a spectrophotometer, 1 μg of total RNA was used for cDNA synthesis using Transcript First Strand cDNA synthesis kit (Roche). At the same time, PCR was performed without reverse transcriptase, and PCR products were used for qRT-PCR to reaffirm genomic DNA contamination in cDNA samples. The synthesized cDNA was amplified using a CFX96 Touch ™ real-time PCR detection system (Bio-Rad, Hercules, CA, USA) together with iQTMSYBR Green Supermix and the specific primers shown in Table 1 below. All reactions were repeated three times. The PCR conditions were as follows: After heating for 5 minutes at 95 ° C, 45 cycles (95 ° C for 20 seconds, 60 ° C for 20 seconds, and 72 ° C for 20 seconds) repeat. qRT-PCR was performed at least twice each in biological and technical replicates. The relative expression level of each gene was calculated by the ΔΔCt method (Livak et al., Methods 25: 402-408, 2001) and three internal control genes (Actin 1, EF1α, 18s rRNA) Were used for normalization.

명칭designation 서열(5'-3')The sequence (5'-3 ') 서열번호SEQ ID NO: CaDIN1-FCaDIN1-F ATCGTTATTTAGATGTCAGAACTATCGTTATTTAGATGTCAGAACT 22 CaDIN1-RCaDIN1-R GTTGAATAAAAGGCTAATAATAGGTTGAATAAAAGGCTAATAATAG 33 RAB18-FRAB18-F GGAAGAAGGGAATAACACAAAAGATGGAAGAAGGGAATAACACAAAAGAT 44 RAB18-RRAB18-R GCGTTACAAACCCTCATTATTTTTAGCGTTACAAACCCTCATTATTTTTA 55 RD29A-FRD29A-F CACAATCACTTGGCTCCACTGTTGCACAATCACTTGGCTCCACTGTTG 66 RD29A-RRD29A-R ACCTAGTAGCTGGTATGGAGGAACTACCTAGTAGCTGGTATGGAGGAACT 77 RD29B-FRD29B-F GTTGAAGAGTCTCCACAATCACTTGGTTGAAGAGTCTCCACAATCACTTG 88 RD29B-RRD29B-R ATTAACCCAATCTCTTTTTCACACAATTAACCCAATCTCTTTTTCACACA 99 RD22-FRD22-F CTTCAAAGTCTTAAAGGTGAAGCCCTTCAAAGTCTTAAAGGTGAAGCC 1010 RD22-RRD22-R TAACCAAAACATCCCAAAAGATAGATAACCAAAACATCCCAAAAGATAGA 1111 RD26-FRD26-F AGGTCTTAATCCAATTCCAGAGCTAAGGTCTTAATCCAATTCCAGAGCTA 1212 RD26-RRD26-R ACCCATCAGTAACTTCACATCTCTCACCCATCAGTAACTTCACATCTCTC 1313 DREB2A-FDREB2A-F CTACAAAGCCTCAACTACGGAATACCTACAAAGCCTCAACTACGGAATAC 1414 DREB2A-RDREB2A-R AAACTCGGATAGAGAATCAACAGTCAAACTCGGATAGAGAATCAACAGTC 1515 CaACT1-FCaACT1-F GACGTGACCTAACTGATAACCTGATGACGTGACCTAACTGATAACCTGAT 1616 CaACT1-RCaACT1-R CTCTCAGCACCAATGGTAATAACTTCTCTCAGCACCAATGGTAATAACTT 1717 CaEF1a-FCaEF1a-F TTAAGGATCTTAAGCGTGGTTATGTTTAAGGATCTTAAGCGTGGTTATGT 1818 CaEF1a-RCaEF1a-R TCTTCAAGAACTTAGGCTCCTTCTCTCTTCAAGAACTTAGGCTCCTTCTC 1919 Ca18SrRNA-FCa18SrRNA-F TATGGTGTGCACCGGTCGTCTCGTTATGGTGTGCACCGGTCGTCTCGT 2020 Ca18SrRNA-RCa18SrRNA-R GCAGTTGTTCGTCTTTCATAAATCCAAGCAGTTGTTCGTCTTTCATAAATCCAA 2121

[실시예 1][Example 1]

DIN1DIN1 의 서열 Sequence of 상동성Homology 분석 analysis

본 발명자들은 고추 DIN1(CaDIN1) 단백질이 식물체들 간에 어느 정도 유사성을 나타내는 지 알아보기 위해, Nicotiana tabacum(accession no. BAA88985: Tobacco), Medicago truncatula(accession no.XP_003612270: Barrel_medic), Oryza sativa Japonica Group(accession no. BAD61695: Rice) 및 Zea mays(accession no. ACG42699: Maize)의 DIN 아미노산 서열과 상동성 비교 분석을 수행하였다. 그 결과, 도 1에 나타낸 바와 같이 담배의 DIN과 82.1% 일치하는 것으로 나타나, 담배(Tobacco)와 서열이 가장 유사하고 쌀(Rice)과 가장 상동성이 낮은 것을 알 수 있었다.
To investigate the degree of similarity of the pepper DIN1 (CaDIN1) protein between plants, the present inventors used Nicotiana tabacum (accession no. BAA88985: Tobacco), Medicago truncatula (accession No. XP_003612270: Barrel_medic), Oryza sativa Japonica Group Accession No. BAD61695: Rice) and Zea mays (Accession No. ACG42699: Maize). As a result, as shown in FIG. 1, the DIN of the tobacco was 82.1% identical to that of Tobacco, and it was found that the order of tobacco was the most similar, and the homology with rice was the lowest.

[실시예 2][Example 2]

ABAABA , 염 및 건조 스트레스에 의한 , Salt and drying stress CaDIN1CaDIN1 유전자의 유도 Induction of gene

본 발명자들은 CaDIN1 발현이 ABA, 염(NaCl) 및 건조 스트레스에 의해 촉진되는지 알아보기 위해, 100μM의 ABA과 200mM의 NaCl을 각각 처리한 고추 식물체를 준비하였으며, 고추 식물체를 조심스럽게 화분에서 들어내 탈수(건조) 스트레스를 준 고추 식물체를 준비하였다. 그 결과, 도 2에 나타낸 바와 같이, 모든 처리 조건에서 CaDIN1 유전자 발현이 변화하는 것으로 나타났는데, 특히, ABA 및 염 처리는 처리 6시간 후보다 12시간 후에 발현량이 더 증가하는 것으로 나타났으며, 탈수 처리는 탈수 6시간 뒤 증가하였다가 12시간 후에는 현저하게 감소하였다.To investigate whether CaDIN1 expression is promoted by ABA, salt (NaCl) and dry stress, the present inventors prepared pepper plants treated with 100 μM ABA and 200 mM NaCl, respectively. The pepper plants were carefully removed from the pots and dehydrated (Dry) Stressed pepper plants were prepared. As a result, as shown in Fig. 2, expression of CaDIN1 gene was found to change in all treatment conditions. In particular, ABA and salt treatment showed an increase in expression level more than 12 hours after 6 hours of treatment, Treatment was increased after 6 hours of dehydration and then decreased significantly after 12 hours.

상기 결과는 CaDIN1이 ABA 신호 전달, 염 및 건조 스트레스에 대한 반응에 특이적으로 관여한다는 것을 의미한다.
These results indicate that CaDIN1 is specifically involved in the response to ABA signal transduction, salt and dry stress.

[실시예 3][Example 3]

CaDIN1CaDIN1 -- 침묵된Silent 고추 식물체의 건조 스트레스에 대한 증진된 저항성 Improved resistance to drying stress of pepper plants

건조 스트레스에 대한 반응에서 CaDIN1 유전자의 역할을 알아보기 위해, VIGS 기법으로 고추에서 CaDIN1 기능의 손실을 유도하였다. 먼저, 재조합 TRV silencing constructs(CaDIN1-침묵된 TRV 벡터) 및 빈 벡터(대조군)로 접종된 고추 식물체를 정상 성장 조건 하에 화분에서 5주간 키운 다음, 12일 동안 물주기를 중단하였다가 2일 동안 다시 물주기(rewatering: 재수화) 하였다. 그 결과, 도 3A에 나타낸 바와 같이, CaDIN1 기능을 손실시킨 고추 식물체(TRV2:CaDIN1)는 물주기를 중단하였을 때 대조군에 비해 시듦 현상이 덜하였고, 재수화하였을 때도 대조군과 달리 시듦에서 회복되는 것으로 나타났다.In order to investigate the role of CaDIN1 gene in response to dry stress, loss of CaDIN1 function in pepper was induced by VIGS technique. First, the pepper plants inoculated with the recombinant TRV silencing constructs (CaDIN1-silenced TRV vector) and the empty vector (control) were grown in pots for 5 weeks under normal growing conditions, then watering was stopped for 12 days, And watering (rehydrating). As a result, as shown in FIG. 3A, the pepper plant (TRV2: CaDIN1), which lost CaDIN1 function, was less prone to wilting than the control group when the water cycle was stopped and recovered from wilting even when rehydrated appear.

이와 관련하여, 건조 스트레스가 식물 세포 멤브레인에 손상을 야기하는 동안 건조로 유도된 자유 라디칼로 인해 지질과산화가 일어나게 되고, 그 결과로 MDA(malondialdehyde)를 포함하여 작은 탄화수소 조각이 생산되는데, 상기 MDA는 건조 스트레스 저항성에 반대로 관련한다고 알려져 있으므로, 본 발명자들은 상기 접종 식물체들의 잎에서 TBARS의 축적량을 측정함으로써 지질과산화 유도를 분석하였다. 그 결과, 도 3B에 나타낸 바와 같이, 잎을 떼어내고 직후(0시간) 또는 24시간 후에 MDA 농도의 증가 백분율이 빈 벡터로 감염된 식물체에 비해 CaDIN1-침묵된 벡터로 감염된 식물체의 잎에서 낮은 것으로 나타났다.In this regard, lipid peroxidation occurs due to free radicals induced by drying while dry stress causes damage to plant cell membranes, resulting in the production of small hydrocarbon fragments, including MDA (malondialdehyde) Since it is known to be inversely related to dry stress resistance, the present inventors analyzed the induction of lipid peroxidation by measuring the accumulation amount of TBARS in the leaves of the inoculated plants. As a result, as shown in FIG. 3B, an increase percentage of the MDA concentration immediately after (0 hour) or after 24 hours of removal of the leaves was lower in the leaves of the plants infected with the CaDIN1-silenced vector compared to the plants infected with the empty vector .

상기 결과는 고추 식물체에서 CaDIN1 유전자가 건조 민감도에 관련한다는 것을 의미한다.
This result implies that the CaDIN1 gene is related to the dry sensitivity in pepper plants.

[실시예 4][Example 4]

CaDIN1CaDIN1 을 과발현하는 애기장대 돌연변이 라인의 Of the Arabidopsis mutant line overexpressing 감소된Reduced ABAABA 민감도 responsiveness

도 2를 통해 CaDIN1 유전자가 ABA, 염 또는 건조 스트레스에 의해 고추 식물체에서 크게 유도되는 것을 확인함으로써 ABA로 매개된 신호 전달 체계 및 스트레스-유도된 신호 전달 체계에서 CaDIN1의 역할을 알 수 있었다. 이에 본 발명자들은 CaDIN1 유전자의 생체 내(in vivo) 기능을 알아보기 위해, 강력한 항시발현 35S 프로모터의 존재 하에 두 개의 독립된 T3 동형 라인을 이용하여 CaDIN1을 과발현하는 형질전환 애기장대 식물체(CaDIN1-OX)를 제작하였다. 그리고 상기 CaDIN1-OX 식물체 및 야생형 애기장대 식물체를 0, 0.4, 또는 1.0 μM ABA가 첨가된 0.5X MS 배지에서 발아시킨 결과, 도 4A에 나타낸 바와 같이, 형질전환 애기장대 식물체 표현형(phenotype)은 일반 조건에서는 야생형 식물체와 구분되지 않는 것을 알 수 있었고, 도 4B에 나타낸 바와 같이, 각 식물체의 종자가 발아하였을 때 녹색 자엽을 가진 묘목의 수가 야생형에 비해 CaDIN1-OX 식물체에서 많은 것을 알 수 있었다. 그리고 도 4C 및 4D에 나타낸 바와 같이, CaDIN1-OX 식물체에서 ABA에 의해 매개된 자엽의 녹화, 신장, 및 뿌리 성장이 감소된 것으로 나타났다.FIG. 2 confirms the role of CaDIN1 in ABA-mediated and stress-induced signal transduction systems by confirming that CaDIN1 gene is largely induced in pepper plants by ABA, salt or dry stress. Therefore, in order to examine the in vivo function of the CaDIN1 gene, the present inventors have found that transgenic Arabidopsis thaliana (CaDIN1-OX) overexpressing CaDIN1 using two independent T3 homozygous lines in the presence of a strong all-time expressing 35S promoter, Respectively. The CaDIN1-OX and wild-type Arabidopsis plants were germinated in 0.5X MS medium supplemented with 0, 0.4, or 1.0 μM ABA. As shown in FIG. 4A, the transgenic Arabidopsis phenotype As shown in FIG. 4B, when seeds of each plant germinate, the number of seedlings having green cotyledons was found to be larger in the CaDIN1-OX plants than in the wild-type plants. As shown in FIGS. 4C and 4D, the greening, kidney, and root growth of cotyledons mediated by ABA in the CaDIN1-OX plants were reduced.

상기 결과는 CaDIN1 유전자가 과발현된 애기장대에서 ABA에 대한 민감도가 감소되었음을 의미한다.
This result implies that the sensitivity to ABA is decreased in Arabidopsis overexpressing CaDIN1 gene.

[실시예 5][Example 5]

CaDIN1CaDIN1 형질전환 식물체의 건조 스트레스에 대한 저항성 감소 Reduced resistance to dry stress in transgenic plants

애기장대 라인에서 CaDIN1 유전자를 과발현시킨 결과 건조에 대한 저항성이 감소된 것으로 나타났다. 즉, 도 5A 및 5B에 나타낸 바와 같이, 12일 동안 물주기를 중단하여 토양이 건조되었을 때 CaDIN1-OX 식물체가 더 많은 시듦 표현형을 나타냈으며, 3일 동안 다시 물주기하여 회복된 식물체의 수가 CaDIN1-OX 식물체에 비해 야생형에서 훨씬 많았다.Overexpression of the CaDIN1 gene in Arabidopsis lines showed reduced resistance to drying. 5A and 5B, the CaDIN1-OX plants exhibited more wilting phenotypes when the soil was dried when the water cycle was interrupted for 12 days, and the number of recovered plants was increased by watering again for 3 days, Compared to -OX plants, they were much larger in wild type.

또한, 형질전환 식물체에서 높은 증산률이 낮은 ABA 민감도를 야기하는지 알아보기 위해, ABA 처리 후 기공개도를 측정하였다. 그 결과, 도 5C에 나타낸 바와 같이, 잎의 껍질을 ABA로 처리하지 않은 채로 두었을 때 야생형과 형질전환 식물체 간에 기공개도 차이는 관찰되지 않았으나, 20μM ABA에 식물체를 노출시켰을 때 CaDIN1-OX 형질전환 식물체에서의 기공차단 정도가 야생형 식물체에 비해 낮은 것으로 나타났다.In addition, pore opening after ABA treatment was measured to see if the high rate of transcription in the transgenic plants caused low ABA sensitivity. As a result, as shown in FIG. 5C, when leaves were not treated with ABA, there was no difference in transparency between wild type and transgenic plants. However, when plants were exposed to 20 μM ABA, CaDIN1-OX trait The degree of pore blocking in the transgenic plants was lower than that of the wild plants.

이에 더하여, 건조 조건에서 CaDIN1-OX 형질전환 식물체의 감소된 ABA 민감도가 RAB18, RD29b, RD29a, RD26, DREB2A, RD22과 같은 ABA 및 건조에 반응하는 유전자의 발현량에 영향을 주는지 알아보기 위해, 야생형 및 CaDIN1-OX 형질전환 식물체에서 qRT-PCR 분석을 수행하였으며, 탈수(건조) 스트레스를 상기 두 개의 라인에 처리하였다. 그 결과, 도 6에 나타낸 바와 같이, RAB18, RD29b 및 RD29a의 발현량은 야생형에 비해 CaDIN1-OX 식물체에서 현저하게 낮았다. 그리고 RD26, DREB2A 및 RD22의 발현량도 CaDIN1-OX 식물체에서 약간 더 낮은 것으로 나타났다.In addition, in order to investigate whether the reduced ABA sensitivity of CaDIN1-OX transgenic plants in dry conditions affects the expression level of ABA and drying-responsive genes such as RAB18, RD29b, RD29a, RD26, DREB2A, and RD22, And CaDIN1-OX transgenic plants were subjected to qRT-PCR analysis and dehydration (dry) stress was applied to the two lines. As a result, as shown in Fig. 6, the expression amounts of RAB18, RD29b and RD29a were significantly lower in the CaDIN1-OX plants than in the wild type. The expression levels of RD26, DREB2A and RD22 were also slightly lower in CaDIN1-OX plants.

상기 결과는 CaDIN1-OX 식물체가 야생형 식물체에 비해 ABA에 의해 매개된 건조에 대한 저항성이 낮다는 것을 의미한다.
The results indicate that CaDIN1-OX plants are less resistant to ABA-mediated drying than wild-type plants.

상기 결과로부터 본 발명자들은 건조 스트레스에서 CaDIN1의 발현이 침묵되면 생중량 손실 및 MDA 농도가 감소하는 반면, CaDIN1이 과발현되면 생중량 손실 및 MDA 농도가 증가할 뿐 아니라 ABA에 대한 민감도가 낮아져 기공차단 정도 및 시듦 회복이 저하되는 것을 확인함으로써, 건조 스트레스에 대한 식물의 반응에 CaDIN1이 관여함을 알 수 있었다.
From the above results, we found that when the expression of CaDIN1 is silenced in the dry stress, the loss of weight loss and MDA concentration are decreased, while when CaDIN1 is overexpressed, not only the weight loss and MDA concentration are increased but also the sensitivity to ABA is lowered, And that the recovery of fading was reduced, indicating that CaDIN1 was involved in plant response to dry stress.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

<110> Chung-Ang University Industry-Academy Cooperation Foundation <120> DIN1 PROTEIN IMPLICATED IN DROUGHT TOLERANCE AND THE USE THEREOF <130> PB13-11545 <160> 21 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 179 <212> PRT <213> Capsicum annuum L., cv. Hanbyul - DIN1 <400> 1 Met Arg Thr Ile Ser Leu Ser Ser Thr Ser Phe Ser Leu Leu Thr His 1 5 10 15 Ser Lys Ile Asn Gly Ser Ala Ser Leu Ile Pro Met Ala Arg Ser Gln 20 25 30 Phe Gln Pro Gln Arg Arg Arg Asn Ile Gly Thr Thr Ser Ser Arg Asn 35 40 45 Pro Asn Phe Ser Trp Met Ala Ala Val Gly Glu Lys Val Gln Ser Pro 50 55 60 Thr Val Pro Thr Ser Val Pro Val Arg Val Ala Leu Glu Leu Leu Gln 65 70 75 80 Ala Gly His Arg Tyr Leu Asp Val Arg Thr Val Glu Glu Phe Ser Asp 85 90 95 Gly His Ala Pro Gly Ala Ile Asn Ile Pro Tyr Met Phe Arg Ile Gly 100 105 110 Ser Gly Met Ile Lys Asn Pro Asn Phe Phe Ala Glu Val Leu Glu His 115 120 125 Phe Gly Lys Asp Asp Glu Ile Ile Val Gly Cys Gln Leu Gly Lys Arg 130 135 140 Ser Phe Met Ala Ala Thr Asp Leu Leu Ala Ala Gly Phe Thr Gly Val 145 150 155 160 Thr Asp Ile Ala Gly Gly Tyr Ala Ala Trp Thr Glu Ser Gly Leu Pro 165 170 175 Thr Glu Pro <210> 2 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaDIN1-F <400> 2 atcgttattt agatgtcaga act 23 <210> 3 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaDIN1-R <400> 3 gttgaataaa aggctaataa tag 23 <210> 4 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RAB18-F <400> 4 ggaagaaggg aataacacaa aagat 25 <210> 5 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RAB18-R <400> 5 gcgttacaaa ccctcattat tttta 25 <210> 6 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RD29A-F <400> 6 cacaatcact tggctccact gttg 24 <210> 7 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RD29A-R <400> 7 acctagtagc tggtatggag gaact 25 <210> 8 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RD29B-F <400> 8 gttgaagagt ctccacaatc acttg 25 <210> 9 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RD29B-R <400> 9 attaacccaa tctctttttc acaca 25 <210> 10 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RD22-F <400> 10 cttcaaagtc ttaaaggtga agcc 24 <210> 11 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RD22-R <400> 11 taaccaaaac atcccaaaag ataga 25 <210> 12 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RD26-F <400> 12 aggtcttaat ccaattccag agcta 25 <210> 13 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RD26-R <400> 13 acccatcagt aacttcacat ctctc 25 <210> 14 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DREB2A-F <400> 14 ctacaaagcc tcaactacgg aatac 25 <210> 15 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DREB2A-R <400> 15 aaactcggat agagaatcaa cagtc 25 <210> 16 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaACT1-F <400> 16 gacgtgacct aactgataac ctgat 25 <210> 17 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaACT1-R <400> 17 ctctcagcac caatggtaat aactt 25 <210> 18 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaEF1a-F <400> 18 ttaaggatct taagcgtggt tatgt 25 <210> 19 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaEF1a-R <400> 19 tcttcaagaa cttaggctcc ttctc 25 <210> 20 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Ca18SrRNA-F <400> 20 tatggtgtgc accggtcgtc tcgt 24 <210> 21 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Ca18SrRNA-R <400> 21 gcagttgttc gtctttcata aatccaa 27 <110> Chung-Ang University Industry-Academy Cooperation Foundation <120> DIN1 PROTEIN IMPLICATED IN DROUGHT TOLERANCE AND THE USE THEREOF <130> PB13-11545 <160> 21 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 179 <212> PRT <213> Capsicum annuum L., cv. Hanbyul - DIN1 <400> 1 Met Arg Thr Ile Ser Leu Ser Ser Thr Ser Phe Ser Leu Leu Thr His   1 5 10 15 Ser Lys Ile Asn Gly Ser Ala Ser Leu Ile Pro Met Ala Arg Ser Gln              20 25 30 Phe Gln Pro Gln Arg Arg Arg Asn Ile Gly Thr Thr Ser Ser Arg Asn          35 40 45 Pro Asn Phe Ser Trp Met Ala Ala Val Gly Glu Lys Val Gln Ser Pro      50 55 60 Thr Val Pro Thr Ser Val Pro Val Val Ala Leu Glu Leu Leu Gln  65 70 75 80 Ala Gly His Arg Tyr Leu Asp Val Arg Thr Val Glu Glu Phe Ser Asp                  85 90 95 Gly His Ala Pro Gly Ala Ile Asn Ile Pro Tyr Met Phe Arg Ile Gly             100 105 110 Ser Gly Met Ile Lys Asn Pro Asn Phe Phe Ala Glu Val Leu Glu His         115 120 125 Phe Gly Lys Asp Asp Glu Ile Ile Val Gly Cys Gln Leu Gly Lys Arg     130 135 140 Ser Phe Met Ala Ala Thr Asp Leu Ala Ala Gly Phe Thr Gly Val 145 150 155 160 Thr Asp Ile Aly Gly Gly Tyr Ala Ala Trp Thr Glu Ser Gly Leu Pro                 165 170 175 Thr Glu Pro             <210> 2 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaDIN1-F <400> 2 atcgttattt agatgtcaga act 23 <210> 3 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaDIN1-R <400> 3 gttgaataaa aggctaataa tag 23 <210> 4 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RAB18-F <400> 4 ggaagaaggg aataacacaa aagat 25 <210> 5 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RAB18-R <400> 5 gcgttacaaa ccctcattat tttta 25 <210> 6 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RD29A-F <400> 6 cacaatcact tggctccact gttg 24 <210> 7 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RD29A-R <400> 7 acctagtagc tggtatggag gaact 25 <210> 8 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RD29B-F <400> 8 gttgaagagt ctccacaatc acttg 25 <210> 9 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RD29B-R <400> 9 attaacccaa tctctttttc acaca 25 <210> 10 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RD22-F <400> 10 cttcaaagtc ttaaaggtga agcc 24 <210> 11 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RD22-R <400> 11 taaccaaaac atcccaaaag ataga 25 <210> 12 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RD26-F <400> 12 aggtcttaat ccaattccag agcta 25 <210> 13 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RD26-R <400> 13 acccatcagt aacttcacat ctctc 25 <210> 14 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DREB2A-F <400> 14 ctacaaagcc tcaactacgg aatac 25 <210> 15 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DREB2A-R <400> 15 aaactcggat agagaatcaa cagtc 25 <210> 16 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaACT1-F <400> 16 gacgtgacct aactgataac ctgat 25 <210> 17 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaACT1-R <400> 17 ctctcagcac caatggtaat aactt 25 <210> 18 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaEF1a-F <400> 18 ttaaggatct taagcgtggt tatgt 25 <210> 19 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaEF1a-R <400> 19 tcttcaagaa cttaggctcc ttctc 25 <210> 20 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Ca18SrRNA-F <400> 20 tatggtgtgc accggtcgtc tcgt 24 <210> 21 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Ca18SrRNA-R <400> 21 gcagttgttc gtctttcata aatccaa 27

Claims (11)

고추 DIN1 단백질의 발현 또는 활성 억제제를 유효성분으로 포함하는 식물체의 건조 저항성 증진용 조성물로,
상기 고추 DIN1 단백질은 서열번호 1로 표시되는 아미노산 서열로 이루어진 것이고,
상기 억제제는 고추 DIN1 단백질을 코딩하는 유전자의 ORF(open reading frame)를 포함하는 재조합 VIGS(Virus Induced Gene Silencing) 벡터인 것을 특징으로 하는, 조성물.
A composition for promoting dryness resistance of a plant comprising, as an active ingredient, an expression or activity inhibitor of red pepper DIN1 protein,
The pepper DIN1 protein consists of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1,
Wherein the inhibitor is a recombinant VIGS (Virus Induced Gene Silencing) vector comprising an ORF (open reading frame) of a gene encoding pepper DIN1 protein.
제1항에 있어서,
상기 벡터는 pTRV1 또는 pTRV2 인 것을 특징으로 하는, 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein said vector is pTRV1 or pTRV2.
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BMC Genomics (2007) Vol. 8(1), pp. 303-314*

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