KR101700102B1 - CuCRTISO promoter from Citrus unshiu and uses thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 감귤 유래의 CuCRTISO 프로모터 및 이의 용도에 관한 것으로, 구체적으로 감귤로부터 카로티노이드 이소머라제 유전자인 CuCRTISO의 프로모터 영역을 전체 프로모터 영역을 포함하는 형질전환체 계통(pCiso-Prom1)과 일부 절단된 프로모터 영역을 포함하는 형질전환체 계통(pCiso-Prom2 및 pCiso-Prom3)으로 절단하였고, 절단된 프로모터 영역의 3개 프로모터 영역을 표지유전자인 GUS 유전자와 연결하여 애기장대에 형질전환하여 호르몬과 비생물적 스트레스를 처리하여 GUS 발현을 확인한 결과, CuCRTISO 프로모터 활성은 발달단계와 조직특이적인 양상으로 조절되고, 열처리, 저온처리, 에틸렌 처리에 반응하여 발현이 조절되는 것을 확인하였으므로, 본 발명의 프로모터를 이용하여 호르몬과 비생물적 스트레스 처리하여 목적 유전자의 발현을 조절하는데 유용하게 이용할 수 있을 것이다. The present invention relates to a citrus-derived CuCRTISO promoter and its use. Specifically, a promoter region of CuCRTISO, a carotenoid isomerase gene from citrus fruits, is transformed into a transformant line (pCiso-Prom1) containing the entire promoter region and a promoter region (PCiso-Prom2 and pCiso-Prom3), and the three promoter regions of the truncated promoter region were ligated to the GUS gene, which is a marker gene, to transform into Arabidopsis thaliana to produce hormones and abiotic As a result of confirming the expression of GUS by treating the stress, it was confirmed that the expression of CuCRTISO promoter was regulated in developmental stage and tissue-specific manner and was regulated in response to heat treatment, low temperature treatment and ethylene treatment. Therefore, using the promoter of the present invention Hormone and abiotic stress treatment to regulate the expression of the gene of interest It will be available.

Description

감귤 유래의 CuCRTISO 프로모터 및 이의 용도{CuCRTISO promoter from Citrus unshiu and uses thereof}Citrus-derived CCRTPISO promoter and uses thereof {CuCRTISO promoter from Citrus unshiu and uses thereof}

본 발명은 감귤 유래의 CuCRTISO 프로모터 및 이의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to citrus-derived CuCRTISO promoters and uses thereof.

카로티노이드는 식물과 조류, 곰팡이, 세균에서 발견되는 2번째로 풍부한 색소이다. 이들은 과실과 채소, 꽃에서 노란색, 오렌지색, 붉은 색을 나타낸다. 또한 카로티노이드는 과도한 빛에 대해 빛을 수집하고 광보호 작용에서 필수적인 기능을 수행하고, ABA와 스트리고락톤(strigolactone)과 같은 아포카로티노이드 호르몬의 생성에 필수적인 기능을 담당한다. 카로티노이드 생합성은 식물 전생활사에 걸쳐 발달단계와 환경자극에 반응하여 조절된다. 카로티노이드 이소머라제(CRTISO)는 prolycopene을 lycopene cyclase의 기질인 all-trans-lycopene으로의 이성질화를 촉매한다. CRTISO는 tangerine 토마토와 애기장대 ccr2 돌연변이체에서 처음으로 동정되었다. 이들 식물돌연변이체는 cis-carotene을 과실의 잡색체와 암조건에서 키운 묘목의 백색체에서 축적하였다. CRTISO 발현은 묘발달시기동안 염색질 변형 히스톤메틸기전이효소를 필요로 하며, 이들 두 유전자의 프로모터는 하배축과 정단분열조직, 엽맥, 화분에서의 동일한 조직특이적인 표지유전자의 발현양상을 일으켰다(비특허문헌 1).Carotenoids are the second most abundant pigment found in plants, algae, fungi and bacteria. They are yellow, orange and red in fruits, vegetables and flowers. In addition, carotenoids collect light against excessive light, perform essential functions in photoprotection, and play essential functions in the production of apocarotenoid hormones such as ABA and strigolactone. Carotenoid biosynthesis is regulated throughout the life cycle of plants in response to developmental stages and environmental stimuli. Carotenoid isomerase (CRTISO) catalyzes the isomerization of prolycopene to the all-trans-lycopene substrate of the lycopene cyclase. CRTISO was first identified in tangerine tomato and Arabidopsis ccr2 mutants. These plant mutants accumulated cis-carotene in the variegated body of fruit and the white body of seedlings grown in dark conditions. CRTISO expression requires chromatin-modified histone methyltransferase during seedling development, and the promoters of these two genes caused the expression of the same tissue-specific marker gene in the hypocotyl and apical tissues, leaf veins, and pollen (non-patent literature). One).

형질전환식물에서 호르몬과 온도변화, 공간적, 시간적, 발달단계별 외부 유전자의 발현을 유발하는 많은 프로모터들이 보고되었다. ABA와 탈수 반응성 프로모터를 이용하여 식물이 어떻게 ABA, 비생물학적 스트레스, 수분결핍 등에 반응하는지를 이해할 수 있게 되었다. 열충격 프로모터는 고온 스트레스 실험에 의해 규명되었다. 체관부 특이 프로모터는 체관부 특이 감염원과 해충에 저항성을 이해하기 위해 사용되었다. 약특이적인 벼 프로모터인 RA8이 동정되었고, RTS 프로모터가 약특이적인 유전자발현을 단자엽과 쌍자엽식물에서 유발하였다. 오렌지의 sucrose synthase-1 프로모터는 형질전환 애기장대와 담배식물체에서 체관조직의 상처에 반응하여 GUS유전자의 발현이 유도되었다. In transgenic plants, many promoters have been reported to induce the expression of hormones, temperature changes, spatial, temporal, and developmental stages of external genes. Using ABA and dehydration-responsive promoters, we can understand how plants respond to ABA, abiotic stress, and water deprivation. The thermal shock promoter was identified by high temperature stress experiments. Phloem-specific promoters were used to understand resistance to phloem-specific infectious agents and pests. RA8, a drug-specific rice promoter, was identified, and the RTS promoter induced drug-specific gene expression in monocotyledons and dicotyledons. Orange sucrose synthase-1 promoter induces the expression of the GUS gene in response to phloem wounds in transgenic Arabidopsis and tobacco plants.

온주감귤(Satsuma mandarin)의 PMT45L 프로모터는 잎보다는 과립낭에서 높은 발현수준을 보여 주었고, 장각과의 격벽과 화탁에서 발현을 유도하였다. Kim 등( 비특허문헌 2)은 LeaP600 프로모터가 형질전환 애기장애에서 성숙한 장각과에서 GUS 발현을 일으켰다. 레몬과 라임에서 Cl111 프로모터는 과육과 꽃특이적인 발현을 나타내었다.The PMT45L promoter of Sasuma mandarin showed higher expression level in the granulosa than in leaves, and induces its expression in the septum and turbidity of the Jangak family. Kim et al. (Non-Patent Literature 2) showed that the LeaP600 promoter caused GUS expression in mature Jangakaceae in transgenic Arabidopsis disorder. In lemons and limes, the Cl111 promoter showed specific expression for flesh and flowers.

카로티노이드 생합성 경로의 유전자들의 프로모터에 대한 연구도 수행되었다. 애기장대의 phytoene synthase 프로모터는 광합성조직과 비광합성 조직 모두에서 활성화되었다. 토마토의 phytoene desaturase 프로모터는 꽃잎, 약, 성숙과실에서 높은 GUS 발현양상을 나타내었다. 애기장대의 carotenoid cleavage dioxygenase 7 (AtCcd7) 프로모터는 잎, 줄기, 뿌리, 꽃, 종자를 포함하는 모든 식물체 기관에서 관다발 특이적인 발현을 나타내었다. Chrysanthemum morifolium의 carotenoid cleavage dioxygenase 4a-5 (CmCCD4a-5) 프로모터는 높은 약/화분 특이적 발현양상을 나타내었다.Studies on the promoters of genes in the carotenoid biosynthetic pathway have also been conducted. The phytoene synthase promoter of Arabidopsis thaliana was activated in both photosynthetic and non-photosynthetic tissues. Tomato phytoene desaturase promoter showed high GUS expression patterns in petals, drugs, and mature fruits. The carotenoid cleavage dioxygenase 7 (AtCcd7) promoter of Arabidopsis thaliana showed vascular bundle-specific expression in all plant organs including leaves, stems, roots, flowers, and seeds. The carotenoid cleavage dioxygenase 4a-5 (CmCCD4a-5) promoter of Chrysanthemum morifolium exhibited high drug/pollin-specific expression patterns.

우리는 최근에 온주감귤로부터 카로티노이드 이소머라제(carotenoid isomerase)를 암호화하는 cDNA(CuCRTISO)를 분리하였다. 이를 이용하여 식물호르몬과 스트레스에 반응하는 몇개의 중요한 cis-acting elements를 포함하고 있는 CuCRTISO 프로모터 부위을 클로닝하였다. 이 프로모터를 GUS유전자와 융합한 벡터를 제작하고, 형질전환 애기장대를 생성하였다. 우리의 결과는 CuCRTISO 프로모터가 조직특이적이면서 발달단계 특이적인 GUS의 발현을 유도하였고, 식물호르몬과 환경스트레스에 반응하는 특징을 나타내는 것을 보여준다. 또한 우리는 CuCRTISO 프로모터에 보고되지 않은 억제요소(repressor element(s)가 존재한다는 것을 제시해주었다.We recently isolated cDNA (CuCRTISO) encoding carotenoid isomerase from Wenzhou citrus. Using this, the CuCRTISO promoter region containing several important cis-acting elements responding to plant hormones and stress was cloned. A vector was prepared in which this promoter was fused with the GUS gene, and transformed Arabidopsis thaliana was generated. Our results show that the CuCRTISO promoter induces the expression of tissue-specific and developmental stage-specific GUS, and exhibits characteristics in response to plant hormones and environmental stress. In addition, we suggested that there is an unreported repressor element(s) in the CuCRTISO promoter.

1. Cazzonelli CI, Roberts AC, Carmody ME, Pogson BJ. 2010. Transcriptional control of SET DOMAIN GROUP8 and CAROTENOID ISOMERASE during Arabidopsis development. Molecular Plant 3, 174-191.1. Cazzonelli CI, Roberts AC, Carmody ME, Pogson BJ. 2010. Transcriptional control of SET DOMAIN GROUP8 and CAROTENOID ISOMERASE during Arabidopsis development. Molecular Plant 3, 174-191. 2. Kim IJ, Lee J, Han JA, Kim CS, Hur Y. 2011. Citrus Lea promoter confers fruit-preferential and stress-inducible gene expression in Arabidopsis. Canadian Journal of Plant Science 91, 459-466. 2. Kim IJ, Lee J, Han JA, Kim CS, Hur Y. 2011. Citrus Lea promoter confers fruit-preferential and stress-inducible gene expression in Arabidopsis. Canadian Journal of Plant Science 91, 459-466.

본 발명의 목적은 서열번호 1의 염기 서열로 이루어진 고온 스트레스에 의하여 발현이 조절되는 프로모터를 포함하는 재조합 식물 발현 벡터를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a recombinant plant expression vector comprising a promoter whose expression is regulated by high temperature stress consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

본 발명의 다른 목적은 상기 재조합 식물 발현 벡터로 형질전환된 식물체 및 이에 따른 식물의 종자를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a plant transformed with the recombinant plant expression vector and the seed of the plant accordingly.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 재조합 식물 발현 벡터에 목적 유전자를 재조합하여 형질전환시킨 식물체에 고온 스트레스를 처리하여 목적 유전자의 발현을 조절하는 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for controlling the expression of a target gene by subjecting the transformed plant to high temperature stress by recombining the target gene in the recombinant plant expression vector.

본 발병의 또 다른 목적은 서열번호 3의 염기 서열로 이루어진 식물 호르몬 및 저온 스트레스에 의하여 발현이 조절되는 프로모터를 포함하는 재조합 식물 발현 벡터를 제공하는 것이다. Another object of the present pathogenesis is to provide a recombinant plant expression vector comprising a plant hormone consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 and a promoter whose expression is regulated by cold stress.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 재조합 식물 발현 벡터로 형질전환된 식물체 및 이에 따른 식물의 종자를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a plant transformed with the recombinant plant expression vector and the seed of the plant accordingly.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 재조합 식물 발현 벡터에 목적 유전자를 재조합하여 형질전환시킨 식물체에 식물 호르몬 및 저온 스트레스를 처리하여 목적 유전자의 발현을 조절하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for controlling the expression of a target gene by treating plant hormones and low temperature stress in a transformed plant by recombining the target gene in the recombinant plant expression vector.

상기 목적을 해결하기 위하여, 본 발명은 서열번호 1의 염기 서열로 이루어진 고온 스트레스에 의하여 발현이 조절되는 프로모터를 포함하는 재조합 식물 발현 벡터를 제공한다. In order to solve the above object, the present invention provides a recombinant plant expression vector comprising a promoter whose expression is regulated by high temperature stress consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

또한, 본 발명은 상기 재조합 식물 발현 벡터로 형질전환된 식물체 및 이에 따른 식물의 종자를 제공한다. In addition, the present invention provides a plant transformed with the recombinant plant expression vector and a seed of the plant accordingly.

또한, 본 발명은In addition, the present invention

1) 상기 재조합 식물 발현 벡터에 목적 유전자를 재조합하는 단계;1) recombining the target gene into the recombinant plant expression vector;

2) 상기 재조합된 식물 발현 벡터를 식물체에 형질전환시키는 단계;2) transforming the recombinant plant expression vector into a plant;

3) 상기 형질전환된 식물체에 고온 스트레스를 처리하여 목적 유전자의 발현을 조절하는 방법을 제공한다.3) It provides a method of controlling the expression of a target gene by treating the transformed plant with high temperature stress.

또한, 본 발명은 서열번호 3의 염기 서열로 이루어진 식물 호르몬 및 저온 스트레스에 의하여 발현이 조절되는 프로모터를 포함하는 재조합 식물 발현 벡터를 제공한다. In addition, the present invention provides a recombinant plant expression vector comprising a plant hormone consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 and a promoter whose expression is regulated by low temperature stress.

또한, 본 발명은 상기 재조합 식물 발현 벡터로 형질전환된 식물체 및 이에 따른 식물의 종자를 제공한다. In addition, the present invention provides a plant transformed with the recombinant plant expression vector and a seed of the plant accordingly.

아울러, 본 발명은In addition, the present invention

1) 상기에 따른 재조합 식물 발현 벡터에 목적 유전자를 재조합하는 단계;1) recombining the target gene in the recombinant plant expression vector according to the above;

2) 상기 재조합된 식물 발현 벡터를 식물체에 형질전환시키는 단계;2) transforming the recombinant plant expression vector into a plant;

3) 상기 형질전환된 식물체에 식물 호르몬 및 저온 스트레스를 처리하여 목적 유전자의 발현을 조절하는 방법을 제공한다. 3) It provides a method of controlling the expression of a target gene by treating the transformed plant with plant hormones and low temperature stress.

본 발명의 감귤 유래의 CuCRTISO 프로모터를 이용하여 목적유전자의 발현을 호르몬과 비생물적 스트레스의 처리에 의해 조절할 수 있으므로 목적 유전자의 발현을 조절하는데 유용하게 이용할 수 있을 것이다.Since the expression of the target gene can be regulated by the treatment of hormones and abiotic stress using the citrus-derived CuCRTISO promoter of the present invention, it will be useful to control the expression of the target gene.

도 1은 PlantCARE 프로그램에 의해 유추된 CuCRTISO 프로모터 지역의 지도를 나타낸 도이다: (A) 공통 cis-acting 조절요소들: Circadian, 생물학적 주기 조절 요소; MBS, 건조 유도에 작용하는 MYB 결합 부위; HSE, 열스트레스 반응 요소; ABRE, 앱시스산 반응 용소; LTR, 저온 반응 요소; Box-W1, 곰팡이 유도인자 반응요소; ERE, 에틸렌 반응요소; ARE, 혐기성 반응 요소. TATA 상자는 -27 bp에 위치한다; CAAT 상자는 -66 bp에 위치한다. 위치 +1은 5' RACE에 의해 분리된 가장 긴 서열의 첫번째 뉴클레오티드를 나타낸다. (B) 본 발명에 사용된 재조합 구성물. 모든 재조합체는 pCambia2300를 기본으로 하여 제작되었다. pCiso-Prom1 는 전체 길이의 GUS에 융합된 CuCRTISO2 5' UTR 프로모터 지역을 포함한다. pCiso-Prom2와 pCiso-Prom3구조체는 GUS와 융합된 각각 -1427 bp and -861 bp 상위지역의 5' 프로모터 결손을 포함한다.
도 2는 CuCRTISO 프로모터 지역의 서열과 추론된 cis-acting 조절요소의 서열을 나타낸 도이다: Circadian, 생물학적 주기 조절 요소; MBS, 건조유도에 작용하는 MYB 결합 부위; HSE, 열스트레스 반응 요소; ABRE, 앱시스산 반응 요소; LTR, 저온 반응 요소t; Box-W1, 곰팡이 유도인자 반응 요소; ERE, 에틸렌 반응요소; ARE, 혐기성 반응 요소. The TATA 상자는 -27 bp에 위치한다; CAAT 상자는 -66 bp에 위치한다. 위치 +1은 5' RACE에 의해 분리된 가장 킨 서열의 첫번째 뉴클레오티드를 나타낸다.
도 3은 QD-PCR에 의해 단일사본의 CuCRTISO-프로모터-GUS를 가지고 있다고 결정된 형질전환 애기장대 식물체를 나타낸 도이다. GUS 대 대조구(DNA polymerase lambda subunit; Pol λ) 유전자들의 비율은 겔이미지를 사용하여 획득되었다(n=3, 평균 ± 표준편차). 다음의 형질전환 계통들은 동형접합성이었고, 단일사본의 CuCRTISO-프로모터-GUS를 가지고 있었다: pCiso-Prom1, 계통 1-5; pCiso-Prom2, 계통 1-4; pCiso-Prom3, 계통 1-4. 상위 밴드는 DNA polymerase lambda subunit을 나타낸다.
도 4는 서로 다른 발달단계에 있는 형질전환 CuCRTISO-프로모터-GUS 계통과 야생형 식물(Col-O)에서의 GUS 염색과 GUS 발현을 나타낸 도이다: (A-G) 발아된 종자, 발아후 5일 경과 유묘, 발아후 10일경과 유묘, 발아후 15일 경과 유묘, 어린 잎, 성숙한 잎, 꽃의 GUS 염색. (H) 자엽, 하배축, 줄기, 뿌리, 어린 잎, 성숙한 잎, 꽃에서 GUS 유전자발현에 대한 RT-PCR 분석. AtACT1는 대조구로 사용되었다. 세개의 추가적인 형질전환계통의 GUS 염색 양상은 부록 도 S2에서 보여주었다.
도 5는 CuCRTISO-프로모터-GUS 구조체를 발현하는 개별 형질전환 계통의 GUS 염색를 확인한 결과를 나타낸 도이다: (A) 종자. (B) 발아후 5일 경과 유묘. (C) 발아 후 10일 경과 유묘. (D) 발아후 15일 경과 유묘. (E) 어린 잎. (F) 성숙한 잎. (G) 꽃. 서로 다른 프로모터 구조체를 발현하는 각 조직은 37℃에서 24시간 동안 염색용액에서 배양하였다. 개별 형질전환 계통들은 숫자로 표시하였다.
도 6은 형질전환 CuCRTISO-프로모터-GUS 계통에서 호르몬과 환경스트레스에 반응한 GUS 염색과 GUS 발현을 확인한 결과를 나타낸 도이다: (A) 시료는 에틸렌, ABA, 건조, 열, 저온 등을 처리한 후에 GUS에 대하여 염색하였다. 대조구는 환경스트레스를 처리하기 전의 시료를 의미한다. Wfp는 호르몬없는 MS 배지로 적신 여과지상의 시료들을 나타낸다. (B) RT-PCR은 GUS 발현에 사용된 시료와 동일한 시료를 사용하여 수행되었다. AtACT1가 대조구로 사용되었다.
도 7은 고온과 저온 처리에 의한 형질전환 애기장대 유묘에서의 CuCRTISO 프로모터 활성의 시간 의존적으로 반응한 결과를 나타낸 도이다: (A) 각 프로모터 재조합체를 가지고 있는 형질전환체 유묘를 37℃의 암조건에 2, 4, 8, 16, 32시간 동안 노출하였고, GUS 유전자발현은 RT-PCR 분석법에 의해 조사되었다. AtACT1 유전자가 대조구로 사용되었다. (B) 각 재조합 구조체를 포함하고 있는 형질전환체 유묘를 4℃의 암조건에서 2, 4, 6, 12, 24, 48 시간 동안 노출하였고, GUS 발현은 RT-PCR 분석법에 의해 조사하였다.
1 is a diagram showing a map of the CuCRTISO promoter region inferred by the PlantCARE program: (A) Common cis-acting regulatory elements: Circadian, biological cycle regulatory element; MBS, MYB binding site acting on induction of drying; HSE, heat stress response element; ABRE, abcisic acid reaction solution; LTR, low temperature reaction element; Box-W1, fungal inducer response factor; ERE, ethylene reaction element; ARE, anaerobic reaction element. The TATA box is located at -27 bp; The CAAT box is located at -66 bp. Position +1 represents the first nucleotide of the longest sequence separated by 5'RACE. (B) Recombinant construct used in the present invention. All recombinants were constructed based on pCambia2300. pCiso-Prom1 contains the CuCRTISO2 5'UTR promoter region fused to the full length GUS. The pCiso-Prom2 and pCiso-Prom3 constructs contain 5'promoter deletions in the -1427 bp and -861 bp upper regions, respectively, fused with GUS.
2 is a diagram showing the sequence of the CuCRTISO promoter region and the sequence of the deduced cis-acting regulatory element: Circadian, a biological cycle control element; MBS, MYB binding site acting on induction of drying; HSE, heat stress response element; ABRE, abcisic acid reaction element; LTR, low temperature reaction element t; Box-W1, fungal inducer response element; ERE, ethylene reaction element; ARE, anaerobic reaction element. The TATA box is located at -27 bp; The CAAT box is located at -66 bp. Position +1 represents the first nucleotide of the furthest sequence separated by 5'RACE.
3 is a diagram showing a transgenic Arabidopsis plant determined to have a single copy of CuCRTISO-promoter-GUS by QD-PCR. The ratio of GUS to control (DNA polymerase lambda subunit; Pol λ) genes was obtained using a gel image (n=3, mean ± standard deviation). The following transgenic lines were homozygous and had a single copy of CuCRTISO-promoter-GUS: pCiso-Prom1, lines 1-5; pCiso-Prom2, line 1-4; pCiso-Prom3, line 1-4. The upper band represents the DNA polymerase lambda subunit.
4 is a diagram showing GUS staining and GUS expression in transformed CuCRTISO-promoter-GUS lines and wild-type plants (Col-O) in different stages of development: (AG) germinated seeds, seedlings 5 days after germination , 10 days after germination and seedlings, 15 days after germination seedlings, young leaves, mature leaves and flowers GUS staining. (H) RT-PCR analysis of GUS gene expression in cotyledons, hypocotyl, stem, root, young leaves, mature leaves, and flowers. AtACT1 was used as a control. The GUS staining patterns of three additional transgenic lines are shown in Appendix Figure S2.
5 is a diagram showing the results of confirming GUS staining of individual transformed lines expressing the CuCRTISO-promoter-GUS construct: (A) seeds. (B) Seedlings 5 days after germination. (C) Seedlings 10 days after germination. (D) Seedlings 15 days after germination. (E) Young leaves. (F) Mature leaves. (G) Flowers. Each tissue expressing different promoter constructs was incubated in a staining solution at 37°C for 24 hours. Individual transformation lines are indicated by numbers.
6 is a diagram showing the results of confirming GUS staining and GUS expression in response to hormones and environmental stress in the transformed CuCRTISO-promoter-GUS line: (A) Samples were treated with ethylene, ABA, dry, heat, low temperature Afterwards, it was stained for GUS. Control means a sample before environmental stress is treated. Wfp represents samples on filter paper moistened with hormone-free MS medium. (B) RT-PCR was performed using the same sample as the sample used for GUS expression. AtACT1 was used as a control.
7 is a diagram showing the results of a time-dependent reaction of CuCRTISO promoter activity in transformed Arabidopsis seedlings by high temperature and low temperature treatment: (A) Transformant seedlings with each promoter recombinant were treated at 37°C Conditions were exposed for 2, 4, 8, 16, and 32 hours, and GUS gene expression was investigated by RT-PCR analysis. AtACT1 gene was used as a control. (B) Transformant seedlings containing each recombinant construct were exposed for 2, 4, 6, 12, 24, 48 hours in a dark condition at 4°C, and GUS expression was investigated by RT-PCR analysis.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 서열번호 1의 염기 서열로 이루어진 고온 스트레스에 의하여 발현이 조절되는 프로모터를 포함하는 재조합 식물 발현 벡터를 제공한다. The present invention provides a recombinant plant expression vector comprising a promoter whose expression is regulated by high temperature stress consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

상기 프로모터는 감귤(Citrus unshiu) 유래인 것이 바람직하고, 구체적으로 온주 감귤로부터 카로티노이드 이소머라제 유전자인 CuCRTISO 프로모터 영역에서 분리한 것이다. The promoter is preferably derived from citrus fruits (Citrus unshiu), and specifically, is isolated from the Wenzhou citrus fruits in the CuCRTISO promoter region, which is a carotenoid isomerase gene.

상기 벡터는 도 1에 기재된 pCiso-Prom1 벡터를 예를 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. The vector may be, for example, the pCiso-Prom1 vector illustrated in FIG. 1, but is not limited thereto.

상기 프로모터의 하류(downstream)에 목적 단백질을 암호화하는 목적 유전자를 작동 가능하게 연결시켜 제조된 것이 바람직하고, 본 발명의 구체적인 실시예에서 본 발명의 프로모터에 리포터 유전자(GUS)를 연결하였으나, 이에 제한되지 않는다. It is preferable that it is prepared by operably linking a target gene encoding a target protein to a downstream of the promoter, and in a specific embodiment of the present invention, a reporter gene (GUS) is connected to the promoter of the present invention, but is limited thereto. It doesn't work.

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.The term “recombinant” refers to a cell in which a cell replicates a heterologous nucleic acid, expresses the nucleic acid, or expresses a peptide, a heterologous peptide, or a protein encoded by a heterologous nucleic acid. Recombinant cells may express genes or gene segments that are not found in the natural form of the cell in either a sense or antisense form.

용어 "벡터"는 세포 내로 전달하는 DNA 단편(들), 핵산 분자를 지칭할 때 사용된다. 벡터는 DNA를 복제시키고, 숙주세포에서 독립적으로 재생산될 수 있다. 용어 "전달체"는 흔히 "벡터"와 호환하여 사용된다. 용어 "발현 벡터"는 목적한 코딩 서열과, 특정 숙주 생물에서 작동가능하게 연결된 코딩 서열을 발현하는데 필수적인 적정 핵산 서열을 포함하는 재조합 DNA 분자를 의미한다. 진핵세포에서 이용 가능한 프로모터, 인핸서, 종결신호 및 폴리아데닐레이션 신호는 공지되어 있다.The term "vector" is used to refer to a DNA fragment(s), a nucleic acid molecule, which is delivered into a cell. Vectors replicate DNA and can be reproduced independently in host cells. The term “carrier” is often used interchangeably with “vector”. The term "expression vector" refers to a recombinant DNA molecule comprising a coding sequence of interest and an appropriate nucleic acid sequence essential for expressing the coding sequence operably linked in a particular host organism. Promoters, enhancers, termination signals and polyadenylation signals usable in eukaryotic cells are known.

식물 발현 벡터의 바람직한 예는 아그로박테리움 투머파시엔스와 같은 적당한 숙주에 존재할 때 그 자체의 일부, 소위 T-영역을 식물 세포로 전이시킬 수 있는 Ti-플라스미드 벡터이다. 다른 유형의 Ti-플라스미드 벡터(EP 0 116 718 B1호 참조)는 현재 식물 세포, 또는 잡종 DNA를 식물의 게놈 내에 적당하게 삽입시키는 새로운 식물이 생산될 수 있는 원형질체로 잡종 DNA 서열을 전이시키는데 이용되고 있다. Ti-플라스미드 벡터의 특히 바람직한 형태는 EP 0 120 516 B1호 및 미국 특허 제4,940,838호에 청구된 바와 같은 소위 바이너리(binary) 벡터이다. 본 발명에 따른 DNA를 식물 숙주에 도입시키는데 이용될 수 있는 다른 적합한 벡터는 이중 가닥 식물바이러스(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 식물숙주를 적당하게 형질전환하는 것이 어려울 때 유리할 수 있다.A preferred example of a plant expression vector is a Ti-plasmid vector capable of transferring a part of itself, the so-called T-region, to plant cells when present in a suitable host such as Agrobacterium tumerfaciens. Other types of Ti-plasmid vectors (see EP 0 116 718 B1) are currently used to transfer hybrid DNA sequences into plant cells, or protoplasts from which new plants can be produced that properly insert hybrid DNA into the plant's genome. have. A particularly preferred form of Ti-plasmid vector is a so-called binary vector as claimed in EP 0 120 516 B1 and in US Pat. No. 4,940,838. Other suitable vectors that can be used to introduce the DNA according to the invention into a plant host are double-stranded plant viruses (e.g., CaMV) and viral vectors such as those that can be derived from single-stranded viruses, gemini viruses, etc. For example, it can be selected from incomplete plant viral vectors. The use of such vectors can be advantageous especially when it is difficult to properly transform the plant host.

발현 벡터는 바람직하게는 하나 이상의 선택성 마커를 포함할 것이다. 상기 마커는 통상적으로 화학적인 방법으로 선택될 수 있는 특성을 갖는 핵산 서열로, 형질전환된 세포를 비형질전환 세포로부터 구별할 수 있는 모든 유전자가 이에 해당된다. 그 예로는 글리포세이트(glyphosate) 또는 포스피노트리신(phosphinotricin)과 같은 제초제 저항성 유전자, 카나마이신(Kanamycin), G418, 블레오마이신(Bleomycin), 하이그로마이신(hygromycin), 클로람페니콜(chloramphenicol)과 같은 항생제 내성 유전자가 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The expression vector will preferably contain one or more selectable markers. The marker is typically a nucleic acid sequence having properties that can be selected by a chemical method, and all genes capable of distinguishing a transformed cell from a non-transgenic cell correspond to this. Examples include herbicide resistance genes such as glyphosate or phosphinotricin, and antibiotics such as Kanamycin, G418, Bleomycin, hygromycin, and chloramphenicol. There is a resistance gene, but is not limited thereto.

본 발명의 일 구현 예에 따른 식물 발현 벡터에서, 프로모터는 CaMV 35S, 액틴, 유비퀴틴, pEMU, MAS 또는 히스톤 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. "구성적(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 구성적 프로모터가 본 발명에서 바람직할 수 있다. 따라서, 구성적 프로모터는 선택 가능성을 제한하지 않는다.In the plant expression vector according to an embodiment 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 region of DNA upstream from a 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 a plant cell. A “constitutive promoter” is a promoter that is active under most environmental conditions and developmental states or cell differentiation. Since the selection of transformants can be made by various tissues at various stages, constitutive promoters may be preferred in the present invention. Thus, constitutive promoters do not limit the possibility of selection.

상기 터미네이터는, 통상의 터미네이터를 사용할 수 있으며, 그 예로는 노팔린 신타아제(NOS), 벼 α-아밀라아제 RAmy1 A 터미네이터, 파세올린(phaseoline) 터미네이터, 아그로박테리움 투메파시엔스(agrobacteriumtumefaciens)의 옥토파인(Octopine) 유전자의 터미네이터 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 터미네이터의 필요성에 관하여, 그러한 영역이 식물 세포에서의 전사의 확실성 및 효율을 증가시키는 것으로 일반적으로 알고 있다. 그러므로, 터미네이터의 사용은 본 발명의 내용에서 매우 바람직하다.The terminator may be a conventional terminator, examples of which include nopaline synthase (NOS), rice α-amylase RAmy1 A terminator, phaseoline terminator, Agrobacterium tumefaciens (agrobacterium tumefaciens) octopine (Octopine) There is a gene terminator, etc., but is not limited thereto. Regarding the need for terminators, it is generally known that such regions increase the certainty and efficiency of transcription in plant cells. Therefore, the use of a terminator is highly desirable in the context of the present invention.

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

상기 목적 단백질은, 모든 종류의 단백질일 수 있으며, 예컨대 효소, 호르몬, 항체, 사이토카인 등의 의학적 활용성이 있거나, 사람을 포함한 동물의 건강을 증진시킬 수 있는 영양성분을 다량 축적할 수 있는 단백질이나, 이에 한정되는 것은 아니다. 목적 단백질의 일예로는, 인터루킨, 인터페론, 혈소판 유도 성장 인자,헤모글로빈, 엘라스틴, 콜라겐, 인슐린, 섬유아세포 성장 인자, 인간 성장 인자, 인간 혈청 알부민, 에리스로포이에틴 등이 있다.The target protein may be any type of protein, for example, a protein capable of accumulating a large amount of nutrients capable of improving the health of animals including humans or having medical utility such as enzymes, hormones, antibodies, cytokines, etc. However, it is not limited thereto. Examples of the protein of interest include interleukin, interferon, platelet-derived growth factor, hemoglobin, elastin, collagen, insulin, fibroblast growth factor, human growth factor, human serum albumin, erythropoietin, and the like.

또한, 본 발명은 상기 재조합 식물 발현 벡터로 식물체를 형질전환하여 식물체에서 항시 발현(constitutive expression)적으로 목적 단백질을 생산하는 방법을 제공한다. 또한, 상기 생산 방법에 의해 생산된 목적 단백질을 제공한다. 생산된 목적 단백질은 전술한 바와 같다.In addition, the present invention provides a method for producing a target protein in a constitutive expression by transforming a plant with the recombinant plant expression vector. In addition, it provides a target protein produced by the above production method. The produced protein of interest is as described above.

식물의 형질전환은 DNA를 식물에 전이시키는 임의의 방법을 의미한다. 그러한 형질전환 방법은 반드시 재생 및 (또는) 조직 배양 기간을 가질 필요는 없다. 식물 종의 형질전환은 이제는 쌍자엽 식물뿐만 아니라 단자엽 식물 양자를 포함한 식물 종에 대해 일반적이다. 원칙적으로, 임의의 형질전환 방법은 본 발명에 따른 잡종 DNA를 적당한 선조 세포로 도입시키는데 이용될 수 있다. 방법은 원형질체에 대한 칼슘/폴리에틸렌 글리콜 방법(Krens, F.A. et al., 1982, Nature 296, 72-74; Negrutiu I. et al., June 1987, Plant Mol. Biol. 8, 363-373), 원형질체의 전기천공법(Shillito R.D. et al., 1985 Bio/Technol. 3, 1099-1102), 식물 요소로의 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(EP 0 301 316호) 등으로부터 적당하게 선택될 수 있다. 본 발명에 따른 바람직한 방법은 아그로박테리움 매개된 DNA 전달을 포함한다. 특히 바람직한 것은 EP A 120 516호 및 미국 특허 제4,940,838호에 기재된 바와 같은 소위 이원 벡터 기술을 이용하는 것이다.Plant transformation refers to any method of transferring DNA into a plant. Such transformation methods do not necessarily have periods of regeneration and/or tissue culture. Transformation of plant species is now common for plant species including both monocotyledons as well as dicotyledons. In principle, any transformation method can be used to introduce hybrid DNA according to the present invention into suitable progenitor cells. The method is the calcium/polyethylene glycol method for protoplasts (Krens, FA et al., 1982, Nature 296, 72-74; Negrutiu I. et al., June 1987, Plant Mol. Biol. 8, 363-373), protoplasts. Of electroporation (Shillito RD et al., 1985 Bio/Technol. 3, 1099-1102), microinjection with plant urea (Crossway A. et al., 1986, Mol. Gen. Genet. 202, 179-185) ), (DNA or RNA-coated) particle bombardment method of various plant elements (Klein TM et al., 1987, Nature 327, 70), Agrobacterium tumerfasi by transformation of plant infiltration or mature pollen or vesicle In Ens-mediated gene transfer, it can be appropriately selected from (incomplete) virus-induced infection (EP 0 301 316) and the like. A preferred method according to the invention comprises Agrobacterium mediated DNA delivery. Particularly preferred is the use of so-called binary vector technology as described in EP A 120 516 and U.S. Patent No. 4,940,838.

식물의 형질전환에 이용되는 "식물 세포"는 어떤 식물 세포도 된다. 식물 세포는 배양 세포, 배양 조직, 배양 기관 또는 전체 식물, 바람직하게는 배양 세포, 배양 조직 또는 배양 기관 및 더욱 바람직하게는 배양 세포의 어떤 형태도 된다.The "plant cell" used for plant transformation may be any plant cell. Plant cells may be cultured cells, cultured tissues, cultured organs or whole plants, preferably cultured cells, cultured tissues or cultured organs and more preferably any form of cultured cells.

"식물 조직"은 분화된 또는 미분화된 식물의 조직, 예를 들면 이에 한정되진 않으나, 뿌리, 줄기, 잎, 꽃가루, 종자, 암 조직 및 배양에 이용되는 다양한 형태의 세포들, 즉 단일 세포, 원형질체(protoplast), 싹 및 캘러스 조직을 포함한다. 식물 조직은 인 플란타(in planta)이거나 기관 배양, 조직 배양 또는 세포 배양 상태일 수 있다."Plant tissue" refers to tissues of differentiated or undifferentiated plants, such as, but not limited to, roots, stems, leaves, pollen, seeds, cancer tissues, and various types of cells used in culture, ie single cells, protoplasts. (protoplast), shoots and callus tissues. The plant tissue may be in planta, organ culture, tissue culture, or cell culture.

또한, 본 발명은 상기 재조합 식물 발현 벡터로 형질전환된 식물체를 제공한다. In addition, the present invention provides a plant transformed with the recombinant plant expression vector.

또한, 본 발명은 상기에 따른 식물체의 종자를 제공한다. In addition, the present invention provides the seed of the plant according to the above.

또한, 본 발명은In addition, the present invention

1) 상기 재조합 식물 발현 벡터에 목적 유전자를 재조합하는 단계;1) recombining the target gene into the recombinant plant expression vector;

2) 상기 재조합된 식물 발현 벡터를 식물체에 형질전환시키는 단계;2) transforming the recombinant plant expression vector into a plant;

3) 상기 형질전환된 식물체에 고온 스트레스를 처리하여 목적 유전자의 발현을 조절하는 방법을 제공한다.3) It provides a method of controlling the expression of a target gene by treating the transformed plant with high temperature stress.

본 발명의 구체적인 실시예에서 서열번호 1로 이루어진 pCiso-Prom1 프로모터에 표지 유전자인 GUS(b-glucuronidase)을 연결하여 애기장대에 형질전환시켜 고온 스트레스를 처리한 결과 GUS 유전자가 발한하는 것을 확인하였으며, 이는 pCiso-Prom1 프로모터 영역에 영역에서 열충격 반응 요소(heat-stress responsive element (HSE))가 존재하는 것을 확인하였다. In a specific embodiment of the present invention, it was confirmed that the GUS gene sweats as a result of processing high temperature stress by linking a marker gene GUS (b-glucuronidase), which is a marker gene, to the pCiso-Prom1 promoter consisting of SEQ ID NO: 1. This confirmed the presence of a heat-stress responsive element (HSE) in the pCiso-Prom1 promoter region.

또한, 본 발명은 서열번호 3의 염기 서열로 이루어진 식물 호르몬 및 저온 스트레스에 의하여 발현이 조절되는 프로모터를 포함하는 재조합 식물 발현 벡터를 제공한다. In addition, the present invention provides a recombinant plant expression vector comprising a plant hormone consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 and a promoter whose expression is regulated by low temperature stress.

상기 프로모터는 감귤(Citrus unshiu) 유래인 것이 바람직하고, 구체적으로 온주 감귤로부터 카로티노이드 이소머라제 유전자인 CuCRTISO 프로모터 영역에서 분리한 것이다. The promoter is preferably derived from citrus fruits (Citrus unshiu), and specifically, is isolated from the Wenzhou citrus fruits in the CuCRTISO promoter region, which is a carotenoid isomerase gene.

상기 벡터는 도 1에 기재된 pCiso-Prom3 벡터를 예를 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. The vector may be, for example, the pCiso-Prom3 vector described in FIG. 1, but is not limited thereto.

상기 식물 호르몬은 에틸렌인 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않는다. The plant hormone is preferably ethylene, but is not limited thereto.

상기 프로모터의 하류(downstream)에 목적 단백질을 암호화하는 목적 유전자를 작동 가능하게 연결시켜 제조된 것이 바람직하고, 본 발명의 구체적인 실시예에서 본 발명의 프로모터에 리포터 유전자(GUS)를 연결하였으나, 이에 제한되지 않는다.It is preferable that it is prepared by operably linking a target gene encoding a target protein to a downstream of the promoter, and in a specific embodiment of the present invention, a reporter gene (GUS) is connected to the promoter of the present invention, but is limited thereto. It doesn't work.

또한, 본 발명은 재조합 식물 발현 벡터로 형질전환된 식물체를 제공한다. In addition, the present invention provides a plant transformed with a recombinant plant expression vector.

또한, 본 발명은 상기에 따른 식물체의 종자를 제공한다. In addition, the present invention provides the seed of the plant according to the above.

아울러, 본 발명은In addition, the present invention

1) 상기에 따른 재조합 식물 발현 벡터에 목적 유전자를 재조합하는 단계;1) recombining the target gene in the recombinant plant expression vector according to the above;

2) 상기 재조합된 식물 발현 벡터를 식물체에 형질전환시키는 단계;2) transforming the recombinant plant expression vector into a plant;

3) 상기 형질전환된 식물체에 식물 호르몬 및 저온 스트레스를 처리하여 목적 유전자의 발현을 조절하는 방법을 제공한다. 3) It provides a method of controlling the expression of a target gene by treating the transformed plant with plant hormones and low temperature stress.

상기 식물 호르몬은 에틸렌인 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않는다. The plant hormone is preferably ethylene, but is not limited thereto.

본 발명의 구체적인 실시예에서 서열번호 1로 이루어진 pCiso-Prom3 프로모터에 표지 유전자인 GUS(β-glucuronidase)을 연결하여 애기장대에 형질전환시켜 식물 호르몬 및 저온 스트레스를 처리한 결과 GUS 유전자가 발한하는 것을 확인하였으며, 이는 pCiso-Prom3 프로모터 영역에 에틸렌 반응 요소와 저온 반응요소를 포함하고 있을지라도, 오직 pCiso-Prom3 계통에서만 GUS 유전자의 발현이 유도되는 것을 나타내므로 CuCRTISO 프로모터 내에 밝혀지지 않은 억제자 작용 용소가 존재하는 것을 제시하였다.In a specific embodiment of the present invention, by linking a marker gene GUS (β-glucuronidase) to the pCiso-Prom3 promoter consisting of SEQ ID NO: 1 and transforming it into Arabidopsis thaliana to treat plant hormones and low temperature stress, the GUS gene sweating. It was confirmed that even though the pCiso-Prom3 promoter region contains an ethylene reaction element and a low temperature reaction element, the expression of the GUS gene is induced only in the pCiso-Prom3 line. Presented what exists.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, examples will be described in detail to aid understanding of the present invention. However, the following examples are merely illustrative of the contents of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples. The embodiments of the present invention are provided to more completely describe the present invention to those of ordinary skill in the art.

<< 실시예Example 1> 1> 온주감귤로부터From Wenzhou Citrus CuCRTISOCuCRTISO 유전자의 5' 상위지역(upstream region)의 클로닝 Cloning of the 5'upstream region of the gene

실험재료로 사용한 온주감귤은 제주대학교 아열대농업생명과학연구소에서 제공되었다. 상기 온주감귤에 잎에서 CTAB 방법(Cheng 등(2003))을 이용하여 게놈 DNA의 추출하였다. 온주감귤로부터 5' 비번역 부위와 3' 비번역 부위를 포함하는 전체 염기서열의 CuCRTISO cDNA를 분리하였고, 염기서열을 결정하여 GenBank에 등록(GenBank accession no. KJ751508)하였다. 그런 다음 염기서열 정보로부터 5' 비번역부위 단편을 제조사의 지시사항에 따라 DNA Walking SpeedUp Kit(Seegene)와 LA PCR in vitro cloning kit (Takara))를 이용하여 획득하였다. 5' 단편은 Promega사의 pGEM-T easy vector에 연결한 뒤에 연속적으로 염기서열을 결정하였다. Wenzhou tangerines, which were used as experimental materials, were provided by the Institute of Subtropical Agriculture and Life Sciences at Jeju National University. Genomic DNA was extracted from the Wenzhou citrus leaves using the CTAB method (Cheng et al. (2003)). CuCRTISO cDNA of the entire nucleotide sequence including the 5'untranslated site and the 3'untranslated site was isolated from Onju citrus, and the base sequence was determined and registered in GenBank (GenBank accession no. KJ751508). Then, 5'untranslated fragments from the nucleotide sequence information were obtained using DNA Walking SpeedUp Kit (Seegene) and LA PCR in vitro cloning kit (Takara) according to the manufacturer's instructions. The 5'fragment was ligated to Promega's pGEM-T easy vector, and then the base sequence was successively determined.

그 결과, CuCRTISO 유전자의 상위지역(개시코돈으로부터 2501 염기쌍의 상위지역까지 획득하였다. 5'단편은 CuCRTISO-Prom1의 5'말단을 포함하는 CRT-2Protgg-F 프라이머(서열번호 4)와 CuCRTISO 유전자의 개시코돈으로부터 -17로부터 -1 상위지역까지 포함하는 2proORFttg-R 프라이머(서열번호 5)를 사용한 PCR에 의해 확보할 수 있었으며 구체적인 프라이머를 하기 표 1에 기재하였다. As a result, the upper region of the CuCRTISO gene (from the start codon to the upper region of 2501 base pair was obtained. The 5'fragment was a CRT-2Protgg-F primer (SEQ ID NO: 4) containing the 5'end of CuCRTISO-Prom1) and the CuCRTISO gene. It was possible to obtain by PCR using a 2proORFttg-R primer (SEQ ID NO: 5) containing from -17 to -1 upper region from the start codon, and specific primers are shown in Table 1 below.

프라이머 이름Primer name 서열번호Sequence number 프라이머 서열(5'-3')Primer sequence (5'-3') CRT-2Protgg-FCRT-2Protgg-F 44 TGGTCGAGTGTATTATCCAGATGGTCGAGTGTATTATCCAGA 2proORFttg-R2proORFttg-R 55 TTTTGGCTTTGGCTTTGTTTTGGCTTTGGCTTTG

<실시예 2> CuCRTISO 프로모터 지역의 클로닝과 염기서열 분석<Example 2> Cloning and nucleotide sequence analysis of the CuCRTISO promoter region

상기 실시예 1에서 CuCRTISO cDNA(GenBank accession no. KJ751508)를 온주감귤로부터 클리닝하고 염기서열을 결정하였다. 전사개시부위는 5' RACE를 수행하였고, 이를 통해 번역개시코돈인 ATG로부터 176bp 상위지역에 위치하고 있는 것을 알 수 있었다. CuCRTISO 서열의 정보를 이용해서 2,325-bp 프로모터 지역(도 1A, 및 도 2; GenBank accession no. KJ751507)을 분리하였다. CuCRTISO 유전자의 2,325-bp 프로모터 지역과 176-bp의 5' UTR(비번역지역)으로부터 PlantCARE 프로그램을 사용하여 cis-acting 조절요소를 추정하기 위해 분석하였다. CuCRTISO 프로모터 지역에 생물학적 주기(circadian)-조절요소(circadian) (Rawat et al. 2005), 건조유도 MYB-결합 부위 (MBS) (Baranowskij et al. 1994; Gubler et al. 1999; Sablowski et al. 1994), ABA 반응cis-acting 요소(ABRE) (Nakashima et al. 2006; Simpson et al. 2003; Skriver and Mundy 1990), 혐기성 유도 cis-acting 조절요소(ARE), 곰팡이 유도인자 반응 요소(Box-W1), 에틸렌 방응 cis-acting 요소(ERE) (Itzhaki et al. 1994; Rawat et al. 2005), 열스트레스 반응 cis-acting 조절요소(HSE), 저온반응 cis-acting 요소(LTR) (Dunn et al. 1998)을 포함하여 여러 개의 환경스트레스 반응과 식물 호르몬 반응 cis-acting 조절요소가 있음을 추정하였고, 추정되는 TATA와 CAAT 상자는 각각 전사개시부위로부터 -27 bp와 -66 bp에 위치하고 있었다.In Example 1, CuCRTISO cDNA (GenBank accession no. KJ751508) was cleaned from Onju citrus and the base sequence was determined. The transcription initiation site performed 5'RACE, and through this, it was found that it is located 176 bp above the translation initiation codon, ATG. The 2,325-bp promoter region (Fig. 1A and Fig. 2; GenBank accession no. KJ751507) was isolated using the information of the CuCRTISO sequence. The analysis was performed to estimate cis-acting regulatory elements from the 2,325-bp promoter region of the CuCRTISO gene and the 5'UTR (untranslated region) of 176-bp using the PlantCARE program. Circadian-circadian (Rawat et al. 2005), dry-inducing MYB-binding site (MBS) in the CuCRTISO promoter region (Baranowskij et al. 1994; Gubler et al. 1999; Sablowski et al. 1994) ), ABA response cis-acting factor (ABRE) (Nakashima et al. 2006; Simpson et al. 2003; Skriver and Mundy 1990), anaerobic induction cis-acting regulator (ARE), fungal inducer response factor (Box-W1 ), ethylene response cis-acting factor (ERE) (Itzhaki et al. 1994; Rawat et al. 2005), heat stress response cis-acting control factor (HSE), low temperature response cis-acting factor (LTR) (Dunn et al. 1998), and several environmental stress response and plant hormone response cis-acting regulators were estimated, and the estimated TATA and CAAT boxes were located at -27 bp and -66 bp from the transcription initiation site, respectively.

<실시예 3> GUS 표지유전자 융합 재조합 DNA의 형질전환 애기장대 제작<Example 3> Preparation of Transgenic Arabidopsis thaliana of GUS-labeled gene fusion recombinant DNA

<3-1> <3-1> CuCRTISOCuCRTISO 프로모터-GUS 융합 재조합 DNA를 제작 Promoter-GUS fusion recombinant DNA production

상기 실시예 2에서 CuCRTISO의 2,501-bp의 5' 상위지역(Prom1)(서열번호 1)을 본 발명의 전체 길이의 프로모터인 것을 확인하였고, 상기 상위지역의 프로모터 활성을 측정하기 위해서 3종류의 프로모터-GUS 융합 재조합 DNA를 제작하였다. In Example 2, it was confirmed that the 2,501-bp 5'upper region (Prom1) (SEQ ID NO: 1) of CuCRTISO was a full-length promoter of the present invention, and in order to measure the promoter activity of the upper region, three types of promoters -GUS fusion recombinant DNA was prepared.

구체적으로, 전체 길이의 2,501-bp 길이의 프로모터 Prom 1(서열번호 1), 1,603-bp 길이의 일부 절단한 단편인 Prom2(서열번호 2), 1,037-bp길이의 절단한 단편인Prom 3(서열번호 3)을 하기 표 2에 나타낸 프라이머 조합을 사용하여 PCR을 통해 증폭하였다. Prom1(서열번호 1)은 Pst12Protgg-L(서열번호 6)과 BamHF2proORFttg-R(서열번호 7)을 사용하였고, Prom2(서열번호 2)은 Pst12Protta-L(서열번호 8)과 BamHF2proORFttg-R(서열번호 7)을 사용하였고, Prom3(서열번호 3)은 Pst12Protta-ML(서열번호 9)과 BamHF2proORFttg-R(서열번호 7)을 사용하였다. PCR 산물은 pGEM-T easy vector(Promega사 제품)를 사용하여 클로닝한 후, pCAMBIA2300-GUS vector의 BamHI과 PstI 제한효소 부위에 연결하여 GUS 5' 말단에 프로모터를 연결하였다. 이들 3종류의 재조합 DNA는 pCiso-Prom1와 pCiso-Prom2, pCiso-Prom3로 명명하였으며, 각각의 CuCRTISO-프로모터-GUS는 다음과 같이 상대적인 위치의 상위지역을 포함하고 있으며 도 1B에 나타내었다. Specifically, a full-length 2,501-bp promoter Prom 1 (SEQ ID NO: 1), a fragment of 1,603-bp in length, Prom2 (SEQ ID NO: 2), and a 1,037-bp fragment in length, Prom 3 (SEQ ID NO: Number 3) was amplified through PCR using the primer combinations shown in Table 2 below. Prom1 (SEQ ID NO: 1) used Pst12Protgg-L (SEQ ID NO: 6) and BamHF2proORFttg-R (SEQ ID NO: 7), and Prom2 (SEQ ID NO: 2) used Pst12Protta-L (SEQ ID NO: 8) and BamHF2proORFttg-R (SEQ ID NO: 7) was used, and Pst12Protta-ML (SEQ ID NO: 9) and BamHF2proORFttg-R (SEQ ID NO: 7) were used as Prom3 (SEQ ID NO: 3). The PCR product was cloned using pGEM-T easy vector (promega), and then linked to the BamHI and PstI restriction sites of the pCAMBIA2300-GUS vector, and a promoter was linked to the GUS 5'end. These three types of recombinant DNA were named pCiso-Prom1, pCiso-Prom2, and pCiso-Prom3, and each of CuCRTISO-promoter-GUS contained the upper region of the relative position as follows, and is shown in FIG. 1B.

프라이머 이름Primer name 서열번호Sequence number 프라이머 서열(5'-3')Primer sequence (5'-3') PstI2Prottg-LPstI2Prottg-L 66 CATCTGCAGTGGTCGAGTGTATTATCCAGACATCTGCAGTGGTCGAGTGTATTATCCAGA BamHF2proORFttg-RBamHF2proORFttg-R 77 AACGGATCCTTTTGGCTTTGGCTTTGAACGGATCCTTTTGGCTTTGGCTTTG PstI2Protta-LPstI2Protta-L 88 CATCTGCAGTTATTATTAAGGCTGTTGAATTAACCATCTGCAGTTATTATTAAGGCTGTTGAATTAAC PstI2Protta-MLPstI2Protta-ML 99 CATCTGCAGGAATTCCACACCAAAGAGTGCATCTGCAGGAATTCCACACCAAAGAGTG

<3-2> GUS 표지유전자 융합 재조합 DNA의 형질전환 애기장대 제작 및 선발<3-2> Production and selection of transformed Arabidopsis thaliana of GUS-labeled gene fusion recombinant DNA

상기 실시예 3-1에서 제작한 재조합 벡터는 Agrobacterium tumefaciens 균주 LBA4404에 얼림-녹임(freeze-thaw) 방법을 사용하여 형질전환하였다(Hofgen and Willmitzer 1988). 형질전환된 애기장대를 사용하여 애기장대(Col-0)에 화기침치 방법을 통해 형질전환하였다. 형질전환된 애기장대는 1.5% 설탕, 0.8% micropropagation-grade plant agar (Maxim Bio), 50 ㎍/mL 카나마이신(kanamycin)을 첨가한 Murashige-Skoog(MS) 평판 배지에서 2-4주 동안 선발하였다. 선발된 식물체는 21℃, 16시간 명조건, 8시간 암조건의 배양기에서 생육하였다. 그럼 다음 단일 사본의 CuCRTISO-프로모터-GUS를 가지고 있는 동형접합 형질전환계통을 획득하기 위하여 각각 재조합 체의 T2식물체를 대상으로 Kihara 등(2006)에 제시한 quantitative dual-target PCR(Qd-PCR) 방법을 수행하였다. The recombinant vector prepared in Example 3-1 was transformed into Agrobacterium tumefaciens strain LBA4404 using a freeze-thaw method (Hofgen and Willmitzer 1988). The transformed Arabidopsis thaliana was used to transform the Arabidopsis (Col-0) by means of fire acupuncture. Transformed Arabidopsis thaliana was selected for 2-4 weeks in Murashige-Skoog (MS) plate medium supplemented with 1.5% sugar, 0.8% micropropagation-grade plant agar (Maxim Bio), and 50 μg/mL kanamycin. The selected plants were grown in an incubator at 21° C., light conditions for 16 hours, and dark conditions for 8 hours. Then, the quantitative dual-target PCR (Qd-PCR) method proposed by Kihara et al. (2006) targeting each recombinant T2 plant in order to obtain a homozygous transformation line with a single copy of CuCRTISO-promoter-GUS. Was performed.

구체적으로, 게놈 DNA 시료(20 ng)를 개별적인 PCR 튜브 내의 20㎕ PCR 반응에서 주형으로 사용되었다. PCR 반응 혼합물은 1 Unit의 Taq DNA polymerase (BIONEER), 250μM dNTPs, 10mM Tris-HCl(pH 9.0), 30mM KCl, 1.5mM MgCl2, 0.5μM GUS 유전자 증폭용 2종류의 프라이머(Gus144-F;TGCTGTCGGCTTTAACCTCTC 서열번호 10)와 Gus144-R;TTTTGTCACGCGCTATCAGC 서열번호 11), 이미 알고 있는 단일 사본 유전자[DNA polymerase lambda subunit; Pol λ NM_100926)의 2종류 프라이머(Poll-F;GGTGTACAAACCACCCGATTT 서열번호 12와 Poll-R;GTGTGCGATGTCCTTTCTCAT 서열번호13]로 이루어졌다. PCR은 2분간 94℃에서 수행한 후, 30초 동안 94℃, 30초 동안 60℃에서 30초, 20초 동안 68℃을 22회 반복하였고, 마지막의 신장은 1분간 68℃에서 수행하였다. 반응생성물은 전기영동에 의해 분석되었고, 각 밴드의 강도는 NIH Image software (ImageJ)를 사용하여 정량하였다.Specifically, a genomic DNA sample (20 ng) was used as a template in a 20 μl PCR reaction in individual PCR tubes. The PCR reaction mixture consisted of 1 unit of Taq DNA polymerase (BIONEER), 250 μM dNTPs, 10 mM Tris-HCl (pH 9.0), 30 mM KCl, 1.5 mM MgCl2, 0.5 μM GUS gene amplification 2 kinds of primers (Gus144-F;TGCTGTCGGCTTTAACCTCTC sequence). No. 10) and Gus144-R; TTTTGTCACGCGCTATCAGC SEQ ID No. 11), a known single copy gene [DNA polymerase lambda subunit; Pol λ NM_100926) of two primers (Poll-F;GGTGTACAAACCACCCGATTT SEQ ID NO: 12 and Poll-R; GTGTGCGATGTCCTTTCTCAT SEQ ID NO: 13] PCR was performed at 94°C for 2 minutes, followed by 30 seconds at 94°C and 30 seconds. For 30 seconds at 60°C for 20 seconds, 68°C for 20 seconds was repeated 22 times, and the last elongation was performed at 68°C for 1 minute. The reaction product was analyzed by electrophoresis, and the intensity of each band was determined by NIH Image software (ImageJ ) Was used.

그 결과, 단일사본의 pCiso-Prom1 (5 계통), pCiso-Prom2 (4 계통) 및 pCiso-Prom3(4 계통) 등 총 13개의 동형접합 T2 계통을 얻었다(도 3). As a result, a total of 13 homozygous T2 lines such as a single copy of pCiso-Prom1 (5 lines), pCiso-Prom2 (4 lines) and pCiso-Prom3 (4 lines) were obtained (Fig. 3).

<실험예 1> CuCRTISO 프로모터의 발달특이적 및 조직특이적 활성 분석<Experimental Example 1> Development-specific and tissue-specific activity analysis of CuCRTISO promoter

<1-1> <1-1> CuCRTISOCuCRTISO 프로모터의 발달단계별 발현 특이성 분석 Analysis of expression specificity of promoters by developmental stage

상기 실시예 3-2에서 얻은 pCiso-Prom1, pCiso-Prom2 및 pCiso-Prom3의 각각의 프로모터가 형질전환된 식물체에서 각각의 프로모터에 의해 조절되는 발달단계별 발현 특이성을 GUS가 발현되는 것을 통하여 확인하였다. The expression specificity of each developmental stage controlled by each promoter in the transformed plant in which the respective promoters of pCiso-Prom1, pCiso-Prom2, and pCiso-Prom3 obtained in Example 3-2 were expressed was confirmed through the expression of GUS.

구체적으로, pCiso-Prom1, pCiso-Prom2 및 pCiso-Prom3을 발현하고 있는 다른 발달단계의 애기장대 형질전환체을 GUS 활성을 조사하기 위한 조직학적 염색에 사용하였다. Specifically, the Arabidopsis transformants expressing pCiso-Prom1, pCiso-Prom2 and pCiso-Prom3 at different stages of development were used for histological staining to investigate GUS activity.

그 결과, 모든 형질전환 및 야생형 게통의 발아하고 있는 종자에서는 어떤 GUS 염색도 관찰되지 않았다(도 4A). 반면에 모든 형질전환 유묘 식물체의 발아 후(DAG) 5일 경과 후 자엽과 뿌리에서 GUS 염색이 관찰되었다. 뿌리의 GUS 염색은 자엽보다는 약했다(도 4B). 발아 후 10일 경과된 유묘 식물체에서 GUS 염색은 자엽에서만 관찰되며, 발아 후 5일보다 조금 약하게 염색되었다. 발아 후 15일 경과 후에는 GUS 염색이 관찰되지 않았다(도 4C과 4D). 젊고 성숙한 잎의 경우에는 모든 형질전환 계통의 성숙에 잎에서 GUS 염색이 관찰되었다. 어린 잎에서는 관찰되지 않았다(도 4E와 4F). 꽃 조직의 경우에는 GUS염색은 약과 암술머리에서 관찰되었다(도 4G). 이러한 결과는 CuCRTISO 프로모터가 발달특이적인 활성을 나타내는 것을 나타내며, 가장 짧은 프로모터(pCiso-Prom3)가 발달단계별 유전자의 발현을 활성화하는데 충분하다는 것도 제시해준다. 각각 재조합체에 대한 3개의 추가적인 형질전환 계통에서도 유사한 GUS 염색 양상을 나타내는 것을 확인하였다(도 5).As a result, no GUS staining was observed in all transformed and germinating seeds of wild-type crabs (Fig. 4A). On the other hand, GUS staining was observed in cotyledons and roots 5 days after germination (DAG) of all transgenic seedling plants. GUS staining of the roots was weaker than that of cotyledons (Fig. 4B). In seedling plants 10 days after germination, GUS staining was observed only in cotyledons, and staining was slightly weaker than 5 days after germination. 15 days after germination, GUS staining was not observed (Figs. 4C and 4D). In the case of young and mature leaves, GUS staining was observed on the leaves at the maturation of all transgenic lines. It was not observed in young leaves (Figs. 4E and 4F). In the case of flower tissue, GUS staining was observed in the medicine and pistil hair (Fig. 4G). These results indicate that the CuCRTISO promoter exhibits development-specific activity, and suggests that the shortest promoter (pCiso-Prom3) is sufficient to activate the expression of genes for each developmental stage. It was confirmed that the three additional transforming lines for each recombinant showed similar GUS staining patterns (FIG. 5).

<1-2> <1-2> CuCRTISOCuCRTISO 프로모터의 조직특이적 활성 분석 Tissue-specific activity analysis of promoter

CuCRTISO 프로모터의 조직특이성을 조사하기 위해서, GUS 유전자에 대한 RT-PCR을 세개의 다른 CuCRTISO-프로모터-GUS 융합 재조합체를 발현하는 상기 실시예 3-2에서 얻은 형질전환 애기장대의 서로 다른 조직을 대상으로 fusions 수행하였다. 대조구로 AtACT1 유전자를 이용하였다. In order to investigate the tissue specificity of the CuCRTISO promoter, RT-PCR for the GUS gene was performed on different tissues of the transformed Arabidopsis thaliana obtained in Example 3-2 expressing three different CuCRTISO-promoter-GUS fusion recombinants. Fusions were performed. AtACT1 gene was used as a control.

그 결과, GUS 발현은 3개의 형질전환 계통의 발아 후 10일 경과된 유묘의 자엽과 성숙한 잎, 꽃에서 검출되었다. 그러나 하배축과 줄기, 뿌리에서는 검출되지 않고 CuCRTISO 프로모터의 조직특이적 발현되는 것을 나타낸다(도 4H). As a result, GUS expression was detected in cotyledons, mature leaves, and flowers of seedlings 10 days after germination of the three transgenic lines. However, it was not detected in the hypocotyl, stem, and root, and showed tissue-specific expression of the CuCRTISO promoter (Fig. 4H).

<실험예 2> CuCRTISO 프로모터의 cis-acting 요소의 기능 분석<Experimental Example 2> Functional analysis of the cis-acting element of the CuCRTISO promoter

<2-1> 호르몬과 <2-1> Hormones Department 비생물적Abiotic 스트레스 처리 방법 How to deal with stress

밀폐된 플라스틱 식물 배용용기에 있는 형질전환체 애기장대 어린식물체(유묘)에 에틸렌을 처리하였다(Phytohealth; SPL Life Science; Cat. No. 310120) (Zarei 등, 2011). 에틸렌은 배양용기에 주입하여 최종농도가 10ppm으로 희석되었다. 2주 경과 유묘는 48시간 동안 10ppm의 에틸렌에 노출되었다. 앱시스산(ABA) 처리를 위해 시험관에서 발아된 후 2주된 유묘를 MS medium containing 100 μM ABA를 함유하고 있는 MS 배지로 포화시킨 여과지에 옮긴 후 22℃ 암조건 하에서 24시간동안 배양하였다(Cao 등, 2007; Kim 등, 2011). Transformant Arabidopsis young plants (seedlings) in a sealed plastic plant container were treated with ethylene (Phytohealth; SPL Life Science; Cat. No. 310120) (Zarei et al., 2011). Ethylene was injected into the culture vessel and the final concentration was diluted to 10 ppm. After 2 weeks, the seedlings were exposed to 10 ppm ethylene for 48 hours. After germination in a test tube for abcisic acid (ABA) treatment, two-week-old seedlings were transferred to a filter paper saturated with MS medium containing MS medium containing 100 μM ABA, and cultured for 24 hours under dark conditions at 22°C (Cao et al., 2007; Kim et al., 2011).

저온 스트레스 처리는 2주된 유묘를 MS배지로 포화된 여과지 위에 옮긴 후 4℃에서 24 시간동안 암조건하에서 배양하였다. In the low-temperature stress treatment, two-week-old seedlings were transferred onto a filter paper saturated with MS medium and incubated at 4° C. for 24 hours under dark conditions.

고온 스트레스 처리는 2주된 유묘를 MS배지로 포화된 여과지 위에 옮긴 뒤에 37℃에서 6시간 동안 배양하였다. 건조 스트레스 처리는 2주 경과 유묘를 마른 여과지 표면에 놓음으로서 수행되었고, 22℃에서 6시간 동안 배양기에서 배양함으로써 수행되었다. 식물호르몬을 첨가하지 않은 MS 배지로 적신 여과지상에서 자란 유묘를 대조구로 사용하였다. In the high temperature stress treatment, the two-week-old seedlings were transferred onto a filter paper saturated with MS medium and incubated for 6 hours at 37°C. Dry stress treatment was performed by placing the seedlings on the surface of dry filter paper after 2 weeks, and incubating in an incubator at 22° C. for 6 hours. Seedlings grown on filter paper moistened with MS medium without adding plant hormone were used as a control.

<2-2> GUS 활성을 조사하기 위한 조직학적 염색<2-2> Histological staining to investigate GUS activity

형질전환 애기장대 계통에서 GUS활성분석을 위한 조직학적 염색은 Cho와 Cosgrove (2000)에 의한 방법을 약간 변형하여 수행하였다. 다른 프로모터 재조합체를 발현하고 있는 형질전환식물체를 염색용액[1 mM 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-glucuronide, 50 mM NaPO4, 0.5 mM K4Fe(CN)6, 0.5 mM K3Fe(CN)6, and 0.1% Triton X-100]에서 16-24시간 동안 37℃에서 위치하였다. 이후 시료를 70% 에탄올에 담궈 엽록소와 카로티노이드를 제거하였다. Histological staining for GUS activity analysis in the transgenic Arabidopsis lineage was performed by slightly modifying the method by Cho and Cosgrove (2000). Transgenic plants expressing other promoter recombinants were stained with a staining solution [1 mM 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-glucuronide, 50 mM NaPO4, 0.5 mM K4Fe(CN)6, 0.5 mM K3Fe. (CN)6, and 0.1% Triton X-100] for 16-24 hours at 37°C. Thereafter, the sample was immersed in 70% ethanol to remove chlorophyll and carotenoids.

<2-3> GUS 유전자발현의 RT-PCR(<2-3> RT-PCR of GUS gene expression ( 역전사효소Reverse transcriptase -- PCRPCR ) 분석) analysis

형질전환 애기장대의 total RNA를 AccuZol Total RNA Extraction Solution (BIONEER)을 제조사의 지시에 따라 분리하였다. RNA 추출물은 5 units의 DNase I (TaKaRa, Japan)으로 37℃에서 1 hour시간 동안 처리한 후, 동일 부피의 phenol:chloroform:isoamylalcohol (25:24:1, v/v/v)과 혼합하였고, 12,000×g에서 4℃, 20분 동안 원심분리하였다. 상층액을 RNase가 전혀없는 새 튜브에 옮기고 동일 부피의 isopropyl alcohol을 첨가하였다. 그 이후에 용액을 몇번 뒤집어서 혼합하였다. 시료를 12,000×g에서 4℃, 10분간 원심분리하였다. 침전물을 80% 에탄올로 씻어준 후 건조하였다. 건조한 침전물은 DEPC로 처리한 물로 용해하였다.Total RNA of the transgenic Arabidopsis was isolated from AccuZol Total RNA Extraction Solution (BIONEER) according to the manufacturer's instructions. RNA extract was treated with 5 units of DNase I (TaKaRa, Japan) at 37°C for 1 hour and then mixed with the same volume of phenol:chloroform:isoamylalcohol (25:24:1, v/v/v), Centrifugation was performed at 12,000×g at 4° C. for 20 minutes. The supernatant was transferred to a new tube without RNase, and an equal volume of isopropyl alcohol was added. After that, the solution was inverted several times to mix. The sample was centrifuged at 12,000×g at 4° C. for 10 minutes. The precipitate was washed with 80% ethanol and dried. The dry precipitate was dissolved in water treated with DEPC.

형질전환 애기장대에서 GUS유전자의 발현을 확인하기 위하여 cDNA 합성과 RT-PCR의 수행에 필요한 모든 성분을 포함하고 있는 단일 튜브에 AccuPower RT-PCR PreMix (BIONEER)을 사용하여 역전사효소-PCR(RT-PCR)을 수행하였다. 이들 반응에15 ml의 희석된 프라이머 혼압핵과 5 ml의 RNA 주형(약 1.0 mg)을 각 반응에 첨가하였다. 역전사반응은 42℃에서 60분 동안 수행하였고, 이어서 94℃에서 5분간 처리하여 반응을 종결하였다. RT-PCR을 위한 나머지 유전자 증폭 반응은 다음과 같은 회로를 통해 진행하였다. 즉, Taq polymerase 활성화를 위해 94℃에서 5분간 처리하고, 94℃에서 30초 동안 변성, 57℃에서 30초 동안 혼성화, 72℃에서 1분간 신장(중합반응) 과정을 35회 반복하여 수행한 후 마지막 신장단계를 72℃에서 5분간 수행하였다. GUS-F(TGTTACGTCCTGTAGAAACCCCAACC; 서열번호 14)과 GUS-R(TCATTGTTTGCCTCCCTGCTGC; 서열번호 15) 프라이머를 GUS 특이적 생성물을 증폭하기 위해 사용하였다. AtACT1특이 생성물은 내부 대조구로서 상기 표 1에 기재된 AtACT1-F(GTATTGTGGGTCGTCCTCGT; 서열번호 16)과 AtACT1-R(TGAACAATCGATGGACCTGA; 서열번호 17) 프라이머를 사용하여 증폭하였다. Reverse transcriptase-PCR (RT-PCR) using AccuPower RT-PCR PreMix (BIONEER) in a single tube containing all components necessary for cDNA synthesis and RT-PCR to confirm the expression of the GUS gene in transgenic Arabidopsis PCR) was performed. To these reactions, 15 ml of the diluted primer hybridization nucleus and 5 ml of an RNA template (about 1.0 mg) were added to each reaction. The reverse transcription reaction was performed at 42° C. for 60 minutes, followed by treatment at 94° C. for 5 minutes to terminate the reaction. The remaining gene amplification reaction for RT-PCR was carried out through the following circuit. That is, for Taq polymerase activation, treatment at 94℃ for 5 minutes, denaturation at 94℃ for 30 seconds, hybridization at 57℃ for 30 seconds, and extension (polymerization reaction) at 72℃ for 1 minute were repeated 35 times. The last stretching step was performed at 72° C. for 5 minutes. GUS-F (TGTTACGTCCTGTAGAAACCCCAACC; SEQ ID NO: 14) and GUS-R (TCATTGTTTGCCTCCCTGCTGC; SEQ ID NO: 15) primers were used to amplify the GUS specific product. The AtACT1-specific product was amplified using the AtACT1-F (GTATTGTGGGTCGTCCTCGT; SEQ ID NO: 16) and AtACT1-R (TGAACAATCGATGGACCTGA; SEQ ID NO: 17) primers described in Table 1 above as an internal control.

<2-4> <2-4> CuCRTISOCuCRTISO 프로모터의 cis-acting 요소의 기능 분석 Functional analysis of the cis-acting element of the promoter

CuCRTISO 프로모터 지역은 2개의 호르몬 반응cis-acting 요소, ABRE와 ERE, 3개의 환경스트레스 반응 요소, MBS, HSE, LTR을 보유하고 있었다(도 1A). 이들 cis-acting 요소가 기능하는지를 평가하기 위해서, 형질전환 CuCRTISO-프로모터-GUS 계통의 2주된 유묘를 사용하여 상기 실험예 2-1에서와 같이 호르몬과 환경스트레스를 처리하여 실험예 2-2 및 2-3에서와 같이 조직학적 GUS 염색과 RT-PCR 분석을 수행하였다. The CuCRTISO promoter region had two hormonal response cis-acting elements, ABRE and ERE, three environmental stress response elements, MBS, HSE, and LTR (Fig. 1A). In order to evaluate whether these cis-acting elements function, using two-week-old seedlings of the transformed CuCRTISO-promoter-GUS line were treated with hormones and environmental stress as in Experimental Example 2-1, and Experimental Examples 2-2 and 2 Histological GUS staining and RT-PCR analysis were performed as in -3.

그 결과, 오직 pCiso-Prom1만이 ABRE cis-acting 요소를 가지고 있었고, pCiso-Prom2 와pCiso-Prom3재조합체에서는 이 요소가 삭제되었다(도 1A). 그러나 어떤 형질전환 계통에서도 ABA 처리에 의해서 GUS 염색이나 발현이 유도되지 않았다. 모든 프로모터 재조합체는 ERE cis-acting 요소를 포함하고 있었다. 그러나 GUS 염색과 발현은 오직 pCiso-Prom3재조합 식물체에서만 검출되었다(도 6A 및 6B).As a result, only pCiso-Prom1 had the ABRE cis-acting element, and this element was deleted in the pCiso-Prom2 and pCiso-Prom3 recombinants (Fig. 1A). However, in any transformed line, GUS staining or expression was not induced by ABA treatment. All promoter recombinants contained ERE cis-acting elements. However, GUS staining and expression were detected only in pCiso-Prom3 recombinant plants (FIGS. 6A and 6B ).

또한, 저온과 고온 스트레스에 대한 발현양상을 조사한 결과, 오직 pCiso-Prom1 계통에서만 열스트레스 요소를 함유하고 있었다. GUS 염색과 발현은 37℃에서 6시간 동안 암조건에서 배양한 pCiso-Prom1 재조합체를 발현하고 있는 형질전환 식물체의 잎표면에서만 검출되었다. 그러나 염색과 발현 수준은 낮았다. 모든 프로모터 재조합체는 저온 요소를 함유하고 있었다. 그러나 오직 the pCiso-Prom3프로모터를 발현하고 있는 형질전환 계통을 4℃에서 24시간 동안 어둠에서 배양하였을 때만 GUS 염색과 발현을 유도하였다. 오직 pCiso-Prom1 재조합체만이 MBS cis-acting 요소를 포함하고 있었다. 그러나 건조스트레스 처리(22℃에서 6시간 동안 건조한 여과지 상에서 처리)는 어떤 형질전환 계통에서도 GUS 발현을 유도하지 않았다. 또한 어떤 GUS 염색도 관찰되지 않았다. In addition, as a result of examining the expression patterns of low and high temperature stress, only the pCiso-Prom1 line contained heat stress elements. GUS staining and expression were detected only on the leaf surface of transgenic plants expressing the pCiso-Prom1 recombinant cultured at 37°C for 6 hours in dark conditions. However, the staining and expression levels were low. All promoter recombinants contained cold elements. However, GUS staining and expression were induced only when the transformed line expressing the pCiso-Prom3 promoter was cultured in the dark at 4° C. for 24 hours. Only the pCiso-Prom1 recombinant contained the MBS cis-acting element. However, dry stress treatment (treated on dry filter paper at 22° C. for 6 hours) did not induce GUS expression in any transformed line. Also, no GUS staining was observed.

또한, 현질전환 계통에서의 GUS 발현에 대한 시간경과별 고온과 저온처리에 대한 반응을 조사한 결과, pCiso-Prom1 계통에서 전사수준은 점차 열처리 후 8시간까지 증가하였다. 그 이후에 처리 후 18 시간까지 감소하였다. 그러나 열처리는 pCiso-Prom2와 pCiso-Prom3 계통에서 GUS 전사체 수준에는 영향을 주지 않았다. pCiso-Prom3계통에서, GUS 전사체의 수준은 저온스트레스 처리후 48시간까지 증가하였다(도 7).In addition, as a result of investigating the reaction to high temperature and low temperature treatment with time for GUS expression in the transgenic line, the transcription level gradually increased up to 8 hours after heat treatment in the pCiso-Prom1 line. After that, it decreased to 18 hours after treatment. However, heat treatment did not affect the GUS transcript level in pCiso-Prom2 and pCiso-Prom3 lines. In the pCiso-Prom3 line, the level of GUS transcripts increased up to 48 hours after cold stress treatment (Fig. 7).

상기 결과들을 통하여 pCiso-Prom1 융합 재조합체를 발현하고 있는 형질전환 식물체는 고온 스트레스에 반응하여 조절되었고 pCiso-Prom3 융합 재조합체를 발현하고 있는 형질전환 식물체는 에틸렌과 저온 스트레스에 반응하여 조절되는 것을 확인하였다.Through the above results, it was confirmed that the transgenic plant expressing the pCiso-Prom1 fusion recombinant was regulated in response to high temperature stress, and the transgenic plant expressing the pCiso-Prom3 fusion recombinant was regulated in response to ethylene and low temperature stress. I did.

<110> Jeju National University Industry-Academic Cooperation Foundation <120> CuCRTISO promoter from Citrus unshiu and uses thereof <130> P16U19D0773 <160> 17 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 2501 <212> DNA <213> Citrus unshiu CuCRTISO <400> 1 tggtcgagtg tattatccag attgattttc ttttaaatat ctgccttgtt attaaagaaa 60 cttaaaattg aggttctagt attatttcta tggtaaaaat atagatcaat taacattgca 120 tatatggttg cttgagagtg gttcaggatg tgtttgtgat tgaggttgaa tagccgtagt 180 ttaaaatata caacattaaa gtgtttggta aacactaatt attgtagttt gtaaggtatg 240 ttgatatgat ttttcactta tataataaaa aatctattat attcttaata attttgtcaa 300 aataattatt taaaatttat atttactata tataatcaat ttatatttca tagttacagt 360 ttttttttcc aacaactgta tcttaaaagt tatagtacct caatctcaaa tacaccctca 420 atagttgttg ttgtttgtat atttaatttt aaaaaattcc agcaatgatc tcgatcggag 480 aaattattta agtcgatttg gagcaactcc gatcttagat gctctcgtag ttttagagat 540 attaattcta ttatagatta tcttgcgagt atggatttag agttgagata gttacattat 600 atgagattat ttgcctaata atattttata agtgcatata ttatgataga 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<400> 17 tgaacaatcg atggacctga 20 <110> Jeju National University Industry-Academic Cooperation Foundation <120> CuCRTISO promoter from Citrus unshiu and uses thereof <130> P16U19D0773 <160> 17 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 2501 <212> DNA <213> Citrus unshiu CuCRTISO <400> 1 tggtcgagtg tattatccag attgattttc ttttaaatat ctgccttgtt attaaagaaa 60 cttaaaattg aggttctagt attatttcta tggtaaaaat atagatcaat taacattgca 120 tatatggttg cttgagagtg gttcaggatg tgtttgtgat tgaggttgaa tagccgtagt 180 ttaaaatata caacattaaa gtgtttggta aacactaatt attgtagttt gtaaggtatg 240 ttgatatgat ttttcactta tataataaaa aatctattat attcttaata attttgtcaa 300 aataattatt taaaatttat atttactata tataatcaat ttatatttca tagttacagt 360 ttttttttcc aacaactgta tcttaaaagt tatagtacct caatctcaaa tacaccctca 420 atagttgttg ttgtttgtat atttaatttt aaaaaattcc agcaatgatc tcgatcggag 480 aaattattta agtcgatttg gagcaactcc gatcttagat gctctcgtag ttttagagat 540 attaattcta ttatagatta tcttgcgagt atggatttag agttgagata gttacattat 600 atgagattat ttgcctaata 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ccactctttt tcttttctcc 660 cctttcttca aaccaagcac caccttaaga cttgcataat attttcaact cagtattctg 720 aaaattataa aatgaaatat cagttcgagt tcacttttta aaataataat taaccgaagc 780 caggtagata cgtcccaatc ccattagcaa tgcatttggc atggcccatt attttatagc 840 cactgagaca aattccaccg agacctcgaa tgaaccaatg atcataaaat acatccactt 900 ccccttgaat ttgtctttgt cccaacaacc atggcttgga atcaccaacg gtatgtatca 960 atgtctgtat aaacaattca tggactccat aaccgataaa ctgtccatca aatacatagc 1020 caaagccaaa gccaaaa 1037 <210> 4 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CRT-2Protgg-F <400> 4 tggtcgagtg tattatccag a 21 <210> 5 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 2proORFttg-R <400> 5 ttttggcttt ggctttg 17 <210> 6 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PstI2Prottg-L <400> 6 catctgcagt ggtcgagtgt attatccaga 30 <210> 7 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> BamHF2proORFttg-R <400> 7 aacggatcct tttggctttg gctttg 26 <210> 8 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PstI2Protta-L <400> 8 catctgcagt tattattaag gctgttgaat taac 34 <210> 9 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PstI2Protta-ML <400> 9 catctgcagg aattccacac caaagagtg 29 <210> 10 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Gus144-F <400> 10 tgctgtcggc tttaacctct c 21 <210> 11 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Gus144-R <400> 11 ttttgtcacg cgctatcagc 20 <210> 12 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Poll-F <400> 12 ggtgtacaaa ccacccgatt t 21 <210> 13 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Poll-R <400> 13 gtgtgcgatg tcctttctca t 21 <210> 14 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GUS-F <400> 14 tgttacgtcc tgtagaaacc ccaacc 26 <210> 15 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GUS-R <400> 15 tcattgtttg cctccctgct gc 22 <210> 16 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> AtACT1-F <400> 16 gtattgtggg tcgtcctcgt 20 <210> 17 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> AtACT1-R <400> 17 tgaacaatcg atggacctga 20

Claims (9)

서열번호 3의 염기 서열로 이루어진 식물 호르몬 및 저온 스트레스에 의하여 발현이 조절되는 프로모터를 포함하는 재조합 식물 발현 벡터.A plant hormone comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3, and a promoter whose expression is regulated by cold stress. 제 1항에 있어서, 상기 프로모터는 감귤(Citrus unshiu) 유래인 것을 특징으로 하는 재조합 식물 발현 벡터.The recombinant plant expression vector according to claim 1, wherein the promoter is derived from Citrus unshiu. 제 1항에 있어서, 상기 벡터는 도 1에 기재된 pCiso-Prom3인 것을 특징으로 하는 재조합 식물 발현 벡터.2. The recombinant plant expression vector according to claim 1, wherein said vector is pCiso-Prom3 shown in Fig. 제 1항에 있어서, 상기 식물 호르몬은 에틸렌(ethylene)인 것을 특징으로 하는 재조합 식물 발현 벡터.The recombinant plant expression vector according to claim 1, wherein the plant hormone is ethylene. 제 1항에 있어서, 상기 프로모터의 하류(downstream)에 목적 단백질을 암호화하는 목적 유전자를 작동 가능하게 연결시켜 제조된 재조합 식물 발현 벡터.2. The recombinant plant expression vector according to claim 1, which is operably linked to a gene encoding a target protein downstream of the promoter. 제 1항의 재조합 식물 발현 벡터로 형질전환된 식물체.A plant transformed with the recombinant plant expression vector of claim 1. 제 6항에 따른 식물체의 종자.A seed of a plant according to claim 6. 1) 제 1항에 따른 재조합 식물 발현 벡터에 목적 유전자를 재조합하는 단계;
2) 상기 재조합된 식물 발현 벡터를 식물체에 형질전환시키는 단계;
3) 상기 형질전환된 식물체에 식물 호르몬 및 저온 스트레스를 처리하여 목적 유전자의 발현을 조절하는 방법.
1) recombining the target gene into the recombinant plant expression vector according to claim 1;
2) transforming the recombinant plant expression vector into a plant;
3) A method for regulating expression of a target gene by treating plant transformants with plant hormones and cold stress.
제 8항에 있어서, 상기 식물 호르몬은 에틸렌인 것을 특징으로 하는 목적 유전자의 발현을 조절하는 방법.
9. The method according to claim 8, wherein the plant hormone is ethylene.
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