KR101724370B1 - TRSV recombinant vector and uses thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a tobacco ringspot virus (TRSV) recombinant vector, and uses thereof. The recombinant vector using TRSV manufactured in the present invention efficiently completes silencing of necessary genes from a wide variety of host plants, such as tobacco, Arabidopsis thaliana, Cucurbitaceae, and Fabaceae, which is considered to facilitate studying intrinsic functions of genes, is considered to be very useful for searching economically valuable and useful genes. Moreover, promotion of new species of plants using the useful genes can be expected, and TRSV recombinant vector can be useful for securing an original technology through a patent.

Description

TRSV 재조합 벡터 및 이의 용도{TRSV recombinant vector and uses thereof}TRSV recombinant vectors and their uses {TRSV recombinant vector and uses thereof}

본 발명은 TRSV 재조합 벡터 및 이의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to TRSV recombinant vectors and uses thereof.

식물 바이러스-기반 벡터는 식물체에서 타깃 외래 단백질의 효과적인 발현을 하기 위한 유용한 도구이다. 식물 발현 시스템은 재조합 단백질 생산의 다른 방법들과 비교하여 상당한 이점을 가지고 있는데, 그 이유는 세포 배양 방법들과 비교하여 식물체는 재배를 하는 데 있어 훨씬 저렴하고 쉽기 때문이다. 이 시스템은 식물체에서 이질의 유전자의 빠르고 일시적인 발현을 제공한다. 이들 바이러스-기반 벡터들은 의약 유전자, 농업경영 가치가 있는 유전자를 발현하는데 이용되며, 또한 미지의 유전자의 기능을 결정하기 위하여 유전적으로 도미넌트하거나 또는 유전자-침묵(gene silencing) 형질을 유발하는 데 이용될 수 있다. 또한, 이 시스템은 암 백신치료제로 이용될 수 있는 백신 성분들을 생산하거나 또는 다양한 치료제로 적용될 수 있는 단백질들을 생산하는데 이용될 수 있다. 바이러스 발현벡터에 의한 식물체에서의 서열 발현은, 바이러스-유도 유전자-침묵(VIGS) 효과 또는 단백질 발현을 통하여 식물체에서 특정 대사경로의 재프로그래밍을 초래한다. 이에 유전자 침묵 현상 또는/및 안정적인 외래 단백질 발현을 실현하기 위한 바이러스 벡터 개발이 이루어지고 있다. 아직까지도 다양한 작물에 작용 가능한 바이러스 벡터 개발이 미흡한 실정이다. Plant virus-based vectors are useful tools for efficient expression of target foreign proteins in plants. The plant expression system has significant advantages over other methods of recombinant protein production because the plants are much cheaper and easier to grow than the cell culture methods. This system provides fast and transient expression of heterogeneous genes in plants. These virus-based vectors are used to express genes that have medicinal genes, agricultural management values, and are also used to induce genetically dominant or gene silencing traits to determine the function of an unknown gene . The system can also be used to produce vaccine components that can be used as cancer vaccine therapeutics, or to produce proteins that can be applied as a variety of therapeutic agents. Sequence expression in plants by viral expression vectors results in reprogramming of specific metabolic pathways in plants through virus-induced gene-silencing (VIGS) effects or protein expression. Therefore, viral vectors are being developed to realize gene silencing and / or stable foreign protein expression. The development of virus vectors that can be applied to various crops is still insufficient.

담배 둥근무늬 바이러스(Tobacco ringspot virus; TRSV)는 분류학적으로 네포바이러스(Nepovirus) 속에 속하며, 바이러스 Group IV (+) 센스 단일가닥RNA(sense ssRNA) 바이러스로 분류된다. TRSV의 입자는 지름이 약 28 nm인 정방형이며, 핵산은 단일 가닥 RNA(single stranded RNA)로 약 7,500bp와 3,900bp의 2 종류가 있다. TRSV는 식물 병원성 바이러스로, 감염된 식물에서는 전체적으로 과실과 꼬투리의 변형과 기형이 일어나고, 뿌리가 썩는 현상이 병증으로 나타난다. 줄기에서는 잎마름병과 동고병이 발생하며, 감염된 식물은 전체적으로 왜소화 현상이 나타나는데, 이 때문에 작물의 양적, 질적 손실이 발생한다. TRSV는 꽃이 피는 시기, 과실이 열리는 시기 및 발아 직전 시기 등 식물의 생장기 전체에 감염될 수 있는 위험이 있다.Tobacco ringspot virus (TRSV) is taxonomically classified in the genus Nepovirus and classified as a virus IV (+) sense single strand RNA (sense ssRNA) virus. The TRSV particle is a square with a diameter of about 28 nm, and the nucleic acid is single stranded RNA (RNA) of about 7,500 bp and 3,900 bp. TRSV is a phytopathogenic virus that causes deformations and malformations of fruits and pods as a whole in infected plants, and rotting of roots. In the stem, blight of leaf blight and congenital disease occur, and the infected plants become diminished as a whole, which leads to quantitative and qualitative loss of crops. TRSV is at risk of becoming infected throughout the plant's growing season, such as when it is flowering, when the fruit is opened, and when it is just before germination.

TRSV는 종자 감염이 될 수 있으며, 접목법, 기계적 접종 및 벡터에 의해 식물에서 식물로 전염이 가능하고, 다양한 선충들을 벡터로 감염된 사례가 보고되고 있다. 고추, 수박, 멜론, 오이, 색동호박, 글라디올러스, 콩, 토마토, 담배 및 블루베리를 주요 기주로 활동하며, 제라늄, 단양 앵두, 가지, 까마중(까마종이), 감자 및 포도에도 감염될 수 있다. 예를 들어 대두에서는 싹갯병(bud blight disease)을 야기시키고, 박의 경우에는 잎의 모틀(mottled leaves) 증상을 야기한다. TRSV can be a seed infection, which can be transmitted from plants to plants by grafting, mechanical inoculation, and vectors, and various viral infections have been reported. It can be used as a main host for pepper, watermelon, melon, cucumber, yellow squash, gladiolus, beans, tomatoes, tobacco and blueberries and can also infect geraniums, Danyang cherries, eggplants, potatoes and grapes. For example, it causes bud blight disease in soybean, and mottled leaves in leaves.

본 발명자들은 TRSV를 분리 동정하여 전장 염기서열을 NCBI genebank에 등록 하였으며, TRSV 유래 재조합 감염성 클론을 제조하여 다양한 기주 식물에서 이용할 수 있는 바이러스 기반 벡터로 유전자 침묵을 통한 유전자 기능 연구와 식물체 내 외래 단백질 발현이 동시에 가능한 식물 바이러스 벡터를 제조하고자 하였다. The present inventors isolated and identified TRSV and registered a full-length nucleotide sequence in the NCBI genebank. A recombinant infectious clone derived from TRSV was prepared and used as a viral-based vector in various host plants for gene function study through gene silencing, To obtain a plant virus vector capable of simultaneously producing the plant virus vector.

한국등록특허 제0795367호에는 '병원균에 저항성을 갖는 고추의 전사 조절 유전자를 담배 래틀 바이러스 벡터에 삽입시켜 구축한 발현 벡터'가 개시되어 있으며, 한국등록특허 제1590404호에는 '신규한 오이과실모틀모자이크바이러스 유래 서브 게놈 프로모터와 발현벡터 제작 및 이의 이용'이 개시되어 있다. 그러나 본 발명에서와 같이 TRSV 재조합 벡터 및 이의 용도에 대해서는 기재된 바가 전혀 없다.Korean Patent No. 0795367 discloses an expression vector constructed by inserting a transcriptional regulatory gene of a red pepper having resistance to pathogens into a tobacco rat virus vector, and Korean Patent No. 1590404 discloses a novel cucumber fruit mosaic mosaic A virus-derived subgenomic promoter and an expression vector, and their use ". However, as in the present invention, the TRSV recombinant vector and its use are not described at all.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명자들은 유전자 침묵을 통한 유전자 기능 연구와 식물체 내 외래 단백질 발현이 동시에 가능한 식물 바이러스 벡터로서 TRSV(tobacco ringspot virus)를 이용하여 재조합 벡터를 구축하였고, 상기 발현 벡터는 담배, 애기장대, 박과, 콩과 등 다양한 식물체에서 유전자 침묵현상 및 외래 단백질 발현이 효율적으로 나타나는 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.The present invention has been made in view of the above needs, and the present inventors have constructed a recombinant vector using TRSV (tobacco ringspot virus) as a plant viral vector capable of simultaneously studying gene function through gene silencing and expressing foreign proteins in plants , The present inventors have completed the present invention by confirming that the expression vector effectively expresses gene silencing phenomenon and foreign protein expression in various plants such as tobacco, Arabidopsis thaliana, Bacillus subtilis, and soya bean.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 TRSV(tobacco ringspot virus) RNA2의 P2A(protein 2A) 코딩 유전자; MP(movement protein) 코딩 유전자; MP(movement protein) 코딩 유전자 및 CP(coat protein) 코딩 유전자 사이의 절단부위(cleavage site); 상기 절단부위의 하부에 위치하는 발현시키고자 하는 외래 유전자를 삽입할 수 있는 MCS1(multiple cloning site1); 상기 MCS1의 하부에 위치하는 자가 절단성 펩티드를 코딩하는 서열; CP(coat protein) 코딩 유전자; CP의 하부에 위치하는 침묵시키고자 하는 목적 유전자를 삽입할 수 있는 MCS2(multiple cloning site2);을 포함하는 카세트를 포함하는 TRSV RNA2 재조합 벡터를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a P2A (protein 2A) coding gene of TRSV (tobacco ringspot virus) RNA2; A movement protein (MP) coding gene; A cleavage site between a movement protein (MP) coding gene and a CP (coat protein) coding gene; MCS1 (multiple cloning site1), which is located at the lower part of the cleavage site and can insert a foreign gene to be expressed; A sequence encoding a self-cleaving peptide located under the MCS1; A coat protein (CP) coding gene; A multiple cloning site 2 (MCS2) capable of inserting a target gene to be silenced, which is located at the bottom of the CP, and a cassette comprising the cassette.

또한, 본 발명은 상기 TRSV RNA2 재조합 벡터에 발현시키고자 하는 외래 유전자를 MCS1(multiple cloning site1)에 삽입하여 TRSV RNA2 재조합 벡터를 제조하는 단계를 포함하는 식물체 내에서의 외래 유전자를 과발현시키는 방법을 제공한다.Also, the present invention provides a method of overexpressing a foreign gene in a plant, comprising the step of inserting a foreign gene to be expressed in the TRSV RNA2 recombination vector into MCS1 (multiple cloning site 1) to prepare a TRSV RNA2 recombinant vector do.

또한, 본 발명은 상기 TRSV RNA2 재조합 벡터에 침묵시키고자 하는 목적 유전자를 MCS2(multiple cloning site2)에 삽입하여 TRSV RNA2 재조합 벡터를 제조하는 단계를 포함하는 식물체 내에서의 목적 유전자를 침묵시키는 방법을 제공한다.The present invention further provides a method for silencing a target gene in a plant, comprising the step of inserting a target gene to be silenced in the TRSV RNA2 recombination vector into MCS2 (multiple cloning site 2) to prepare a TRSV RNA2 recombinant vector do.

또한, 본 발명은 상기 TRSV RNA2 재조합 벡터에 발현시키고자 하는 외래 유전자를 MCS1(multiple cloning site1)에 삽입하고, 침묵시키고자 하는 목적 유전자를 MCS2(multiple cloning site2)에 삽입하여 TRSV RNA2 재조합 벡터를 제조하는 단계를 포함하는 식물체 내에서의 외래 유전자를 과발현시키고 목적 유전자를 침묵시키는 방법을 제공한다.The present invention also relates to a method for producing a TRSV RNA2 recombinant vector by inserting a foreign gene to be expressed in the TRSV RNA2 recombinant vector into MCS1 (multiple cloning site 1) and inserting a desired gene to be silenced into MCS2 (multiple cloning site 2) And overexpressing the foreign gene in the plant and silencing the target gene.

또한, 본 발명은 상기 TRSV RNA2 재조합 벡터에 발현시키고자 하는 외래 유전자를 MCS1(multiple cloning site1)에 삽입하여 TRSV RNA2 재조합 벡터를 제조하는 단계를 포함하는 외래 유전자가 과발현된 식물체의 제조방법을 제공한다.Also, the present invention provides a method for producing a plant overexpressed with a foreign gene, comprising the step of inserting a foreign gene to be expressed in the TRSV RNA2 recombinant vector into MCS1 (multiple cloning site 1) to prepare a TRSV RNA2 recombinant vector .

또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 외래 유전자가 과발현된 식물체를 제공한다.The present invention also provides a plant overexpressed with a foreign gene produced by the above method.

또한, 본 발명은 상기 TRSV RNA2 재조합 벡터에 침묵시키고자 하는 목적 유전자를 MCS2(multiple cloning site2)에 삽입하여 TRSV RNA2 재조합 벡터를 제조하는 단계를 포함하는 목적 유전자가 침묵된 식물체의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing a plant in which a target gene is silenced, comprising the step of inserting a target gene to be silenced in the TRSV RNA2 recombination vector into MCS2 (multiple cloning site 2) to prepare a TRSV RNA2 recombinant vector .

또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 목적 유전자가 침묵된 식물체를 제공한다.Further, the present invention provides a plant in which the target gene produced by the above method is silenced.

또한, 본 발명은 상기 TRSV RNA2 재조합 벡터에 발현시키고자 하는 외래 유전자를 MCS1(multiple cloning site1)에 삽입하고, 침묵시키고자 하는 목적 유전자를 MCS2(multiple cloning site2)에 삽입하여 TRSV RNA2 재조합 벡터를 제조하는 단계를 포함하는 외래 유전자가 과발현되고, 목적 유전자가 침묵된 식물체의 제조방법을 제공한다.The present invention also relates to a method for producing a TRSV RNA2 recombinant vector by inserting a foreign gene to be expressed in the TRSV RNA2 recombinant vector into MCS1 (multiple cloning site 1) and inserting a desired gene to be silenced into MCS2 (multiple cloning site 2) Wherein the foreign gene is overexpressed and the target gene is silenced.

또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 외래 유전자가 발현되고 목적 유전자가 침묵된 식물체를 제공한다.In addition, the present invention provides a plant in which the foreign gene produced by the above method is expressed and the target gene is silenced.

본 발명에 따른 TRSV 재조합 벡터는 식물에서 유전자 침묵 또는/및 유전자 발현을 효과적으로 유도할 수 있다. 이는 유전자 침묵현상과 외래단백질의 체내 발현 연구에 적용 가능한데 특히 담배, 애기장대, 박과, 콩과 등 폭넓은 기주 식물에서 효과적으로 사용할 수 있다. 본 발명의 재조합 벡터를 이용함으로써, 원하는 유전자를 효율적으로 침묵(silencing)시켜 유전자의 고유 기능 연구를 가능하게 할 뿐만 아니라 경제적으로 가치 있는 유용 유전자들의 탐색에 매우 유용할 것으로 여겨진다. 또한, 유용 유전자들을 이용한 식물의 새로운 품종 육성을 기대할 수 있으며 특허를 통한 원천기술 확보에도 유용할 것으로 기대된다.The TRSV recombinant vector according to the present invention can effectively induce gene silencing and / or gene expression in plants. This can be applied to gene silencing and in vivo expression studies of foreign proteins, which can be used effectively in a wide range of host plants, such as tobacco, Arabidopsis thaliana, and beans. By using the recombinant vector of the present invention, it is believed that it is very useful for searching useful genes that are economically valuable as well as enabling intrinsic function studies of genes by efficiently silencing desired genes. In addition, it can be expected to cultivate new varieties of plants using useful genes and it is expected to be useful for securing original technology through patent.

도 1은 TRSV RNA1 및 TRSV RNA2를 이용하여 제작한 TRSV viral 벡터들의 모식도를 나타낸다. A. 각각의 TRSV RNA1 및 TRSV RNA2를 포함하는 cDNA 감염성 클론(pTRSR1 및 pTRSR2); B. TRSV-기반 GFP 발현 벡터를 위한 pT2C2AGFP 벡터; C. TRSV-기반 발현 벡터를 위한 pT2S 벡터; D. TRSV-기반 유전자 발현 또는 침묵을 위한 pT2C2AS 벡터.
도 2는 TRSV-기반 발현 벡터를 이용한 GFP 발현을 담배에서 확인한 결과를 나타낸다. A. 접종된 담배 잎(Mock: 완충액-접종 담배 잎, TC2A: TC2A-접종 담배 잎, TC2AGFP: TC2AGFP-접종 담배 잎)을 자연광(상) 및 UV(하)에서 찍은 사진이다. B. 항GFP 항체를 통해 접종된 담배잎으로부터 추출한 총 단백질로부터 웨스턴 블롯으로 GFP 발현을 확인한 결과이다. 레인 1, mock; 레인 2, TC2A-접종; 레인3~6, TC2AGFP-접종 담배의 8th 내지 10th 잎(레인3-5) 또는 곁눈(axillary bud)(레인6).
도 3은 담배에서 TRSV 발현 벡터를 이용한 NbPDS 유전자 침묵 현상을 확인한 결과를 나타낸다. A는 TSNbPDS 접종 후 23일 경과된 담배 사진 및 semi-q RT-PCR를 이용한 NbPDS 전사체 발현을 확인한 결과를 나타낸다. B는 TC2ASNbPDS 접종 후 30일 경과된 담배 사진 및 semi-q RT-PCR를 이용한 NbPDS 전사체 발현을 확인한 결과를 나타낸다.
도 4는 담배에서 단일 벡터를 이용한 GFP 발현 및 NbPDS 유전자 침묵 현상을 확인한 결과를 나타낸다. TC2ASGFPNbPDS215 또는 TC2ASGFPNbPDS215a 벡터 접종 후 자연광 또는 UV에서 8일 및 30일 경과된 담배를 찍은 사진이다.
도 5는 TRSV 발현 벡터를 애기장대에서 즙액 접종 후 AtPDS 유전자 침묵 현상을 확인한 결과를 나타낸다. A는 TSAtPDS250(좌) 및 TSAtPDS250a(우) 접종 14일 경과 후 애기장대 사진이다. B. TSAtPDS250 (right) 및 TS 접종 후 애기장대 줄기, 곁눈 및 꽃받침(sepal) 사진. C. TS(좌), TSAtPDS250(중) 및 TSAtPDS250a(우) 접종 37일 경과 후 애기장대 사진. D. TS(좌) 및 TSAtPDS250a(우) 접종 후 애기장대 실리크(silique) 사진. E. semi-q RT-PCR를 이용한 AtPDS 전사체 발현을 확인한 결과.
도 6은 다양한 박과 식물에서의 TSCuPDS 벡터 접종 후 CuPDS 유전자 침묵 현상을 확인한 결과를 나타낸다. A는 멜론(상)(21dpi), 참외(중)(23dpi) 및 오이(하)(34dpi)의 TSCuPDS 벡터 접종 후 사진이다. B. semi-q RT-PCR를 이용한 CuPDS 전사체 발현을 확인한 결과.
도 7은 각 담배(A), 멜론(B의 상) 및 참외(B의 하)의 꽃과 오이 열매(C)에서의 PDS 유전자의 바이러스 유도 유전자 침묵 현상을 확인한 결과를 나타낸다.
도 8은 콩류 식물의 GmPDS 유전자의 바이러스 유도 유전자 침묵 현상을 확인한 결과를 나타낸다. A는 대두 '윌리엄스 82(williams 82)' 품종(상)과 야생형(하)의 TS(좌), TGmPDS209(중) 및 TGmPDS209a(우) 벡터의 즙액 접종 후 사진이다. B. semi-q RT-PCR를 이용한 GmPDS 전사체 발현을 확인한 결과.
1 shows a schematic diagram of TRSV viral vectors prepared using TRSV RNA1 and TRSV RNA2. A. cDNA infectious clones (pTRSR1 and pTRSR2) containing respective TRSV RNA1 and TRSV RNA2; B. pT2C2AGFP vector for TRSV-based GFP expression vector; C. pT2S vector for TRSV-based expression vector; D. pT2C2AS vector for TRSV-based gene expression or silencing.
Figure 2 shows the results of tobacco analysis of GFP expression using a TRSV-based expression vector. A. Photograph taken in natural light (top) and UV (bottom) of inoculated tobacco leaves (Mock: buffer-inoculated tobacco leaf, TC2A: TC2A-inoculated tobacco leaf, TC2AGFP: TC2AGFP-inoculated tobacco leaves). B. Expression of GFP by western blotting from the total protein extracted from tobacco leaves inoculated with the anti-GFP antibody. Lane 1, mock; Lane 2, TC2A-inoculation; Lanes 3-6, 8th to 10th leaves of TC2AGFP-inoculated tobacco (lane 3-5) or axillary bud (lane 6).
FIG. 3 shows the result of confirming the silencing phenomenon of NbPDS gene using TRSV expression vector in tobacco. A shows a photograph of tobacco that passed 23 days after TSNbPDS inoculation and the result of confirming NbPDS transcript expression using semi-q RT-PCR. B shows the cigarette photograph 30 days after TC2ASNbPDS inoculation and the result of confirming NbPDS transcript expression using semi-q RT-PCR.
FIG. 4 shows the results of confirming GFP expression and silencing of NbPDS gene using a single vector in tobacco. TC2ASGFPNbPDS215 or TC2ASGFPNbPDS215a This is a picture of a cigarette taken 8 days and 30 days after the vector vaccination in natural light or UV.
FIG. 5 shows the result of confirming the AtPDS gene silencing phenomenon after inoculation of the TRSV expression vector in Arabidopsis thaliana. A is TSAtPDS250 (left) and TSAtPDS250a (right) after 14 days of inoculation. B. Photographs of TSAtPDS250 (right) and TSAtPDS250 (right), TSAtPDS250 (right) and TSAtPDS250 (right) and sepal photographs. C. TS (left), TSAtPDS250 (middle), and TSAtPDS250a (right) Photograph of a baby rod after 37 days of inoculation. D. Photographs of TS (left) and TSAtPDS250a (right) after inoculation of Arabidopsis siliques. E. Expression of AtPDS transcripts by semi-q RT-PCR.
Figure 6 shows the results of confirming the silencing of the CuPDS gene after TSCuPDS vector inoculation in various foliage and plants. A is a photograph of TSCuPDS vector inoculation of melon (top) (21 dpi), melon (middle) (23 dpi) and cucumber (bottom) (34 dpi). B. Expression of CuPDS transcripts by semi-q RT-PCR.
7 shows the result of confirming the virus-induced gene silencing phenomenon of the PDS gene in each of the tobacco (A), melon (B phase) and melon (B bottom) flowers and cucumber fruit (C).
Fig. 8 shows the result of confirming the silencing of the virus-inducible gene of the GmPDS gene of the legume plant. A is a photograph of the inoculation of the soybean 'williams 82' varieties (upper) and wild type (lower) TS (left), TGmPDS209 (middle) and TGmPDS209a (right) vectors. B. Expression of GmPDS transcript by semi-q RT-PCR.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 TRSV(tobacco ringspot virus) RNA2의 P2A(protein 2A) 코딩 유전자; MP(movement protein) 코딩 유전자; MP(movement protein) 코딩 유전자 및 CP(coat protein) 코딩 유전자 사이의 절단부위(cleavage site); 상기 절단부위의 하부에 위치하는 발현시키고자 하는 외래 유전자를 삽입할 수 있는 MCS1(multiple cloning site1); 상기 MCS1의 하부에 위치하는 자가 절단성 펩티드를 코딩하는 서열; CP(coat protein) 코딩 유전자; CP의 하부에 위치하는 침묵시키고자 하는 목적 유전자를 삽입할 수 있는 MCS2(multiple cloning site2);를 포함하는 카세트를 포함하는 TRSV RNA2 재조합 벡터를 제공한다.In order to accomplish the object of the present invention, the present invention provides a P2A (protein 2A) coding gene of TRSV (tobacco ringspot virus) RNA2; A movement protein (MP) coding gene; A cleavage site between a movement protein (MP) coding gene and a CP (coat protein) coding gene; MCS1 (multiple cloning site1), which is located at the lower part of the cleavage site and can insert a foreign gene to be expressed; A sequence encoding a self-cleaving peptide located under the MCS1; A coat protein (CP) coding gene; A multiple cloning site 2 (MCS2) capable of inserting a target gene to be silenced located at the bottom of the CP.

용어 "재조합"은 세포가 이종의 핵산을 복제하거나, 상기 핵산을 발현하거나 또는 펩티드, 이종의 펩티드 또는 이종의 핵산에 의해 코딩된 단백질을 발현하는 세포를 지칭하는 것이다. 재조합 세포는 상기 세포의 천연 형태에서는 발견되지 않는 유전자 또는 유전자 단편을, 센스 또는 안티센스 형태 중 하나로 발현할 수 있다. 또한 재조합 세포는 천연 상태의 세포에서 발견되는 유전자를 발현할 수 있으며, 그러나 상기 유전자는 변형된 것으로서 인위적인 수단에 의해 세포 내 재도입된 것이다. The term "recombinant" refers to a cell in which a cell replicates a heterologous nucleic acid, expresses the nucleic acid, or expresses a protein encoded by a peptide, heterologous peptide or heterologous nucleic acid. Recombinant cells can express a gene or a gene fragment that is not found in the natural form of the cell, either in a sense or in an antisense form. In addition, the recombinant cell can express a gene found in a cell in its natural state, but the gene has been modified and reintroduced intracellularly by an artificial means.

용어 "벡터"는 세포 내로 전달하는 DNA 단편(들), 핵산 분자를 지칭할 때 사용된다. 벡터는 DNA를 복제시키고, 숙주세포에서 독립적으로 재생산될 수 있다. 용어 "전달체"는 흔히 "벡터"와 호환하여 사용된다. The term "vector" is used to refer to a DNA fragment (s), nucleic acid molecule, which is transferred into a cell. The vector replicates the DNA and can be independently regenerated in the host cell. The term "carrier" is often used interchangeably with "vector ".

본 발명에서 사용되는 카세트는 TRSV(tobacco ringspot virus) RNA2의 P2A(protein 2A) 코딩 유전자; MP(movement protein) 코딩 유전자; MP(movement protein) 코딩 유전자 및 CP(coat protein) 코딩 유전자 사이의 절단부위(cleavage site); 상기 절단부위의 하부에 위치하는 발현시키고자 하는 외래 유전자를 삽입할 수 있는 MCS1(multiple cloning site1); 상기 MCS1의 하부에 위치하는 자가 절단성 펩티드를 코딩하는 서열; CP(coat protein) 코딩 유전자; CP의 하부에 위치하는 침묵시키고자 하는 목적 유전자를 삽입할 수 있는 MCS2(multiple cloning site2);를 포함한다. The cassette used in the present invention is a P2A (protein 2A) coding gene of tobacco ringspot virus (TRSV) RNA2; A movement protein (MP) coding gene; A cleavage site between a movement protein (MP) coding gene and a CP (coat protein) coding gene; MCS1 (multiple cloning site1), which is located at the lower part of the cleavage site and can insert a foreign gene to be expressed; A sequence encoding a self-cleaving peptide located under the MCS1; A coat protein (CP) coding gene; And multiple cloning site2 (MCS2) which is located at the bottom of the CP and into which a target gene to be silenced can be inserted.

상기 카세트는 바람직하게는 서열번호 1의 염기 서열로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 상기 염기 서열의 상동체가 본 발명의 범위 내에 포함된다. 구체적으로, 상기 유전자는 서열번호 1의 염기 서열과 각각 70% 이상, 더욱 바람직하게는 80% 이상, 더 더욱 바람직하게는 90% 이상, 가장 바람직하게는 95% 이상의 서열 상동성을 가지는 염기 서열을 포함할 수 있다. 폴리뉴클레오티드에 대한 "서열 상동성의 %"는 두 개의 최적으로 배열된 서열과 비교 영역을 비교함으로써 확인되며, 비교 영역에서의 폴리뉴클레오티드 서열의 일부는 두 서열의 최적 배열에 대한 참고 서열 (추가 또는 삭제를 포함하지 않음)에 비해 추가 또는 삭제 (즉, 갭)를 포함할 수 있다.The cassette may preferably consist of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, but is not limited thereto. In addition, homologues of the nucleotide sequences are included within the scope of the present invention. Specifically, the gene has a nucleotide sequence having a sequence homology of 70% or more, more preferably 80% or more, still more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more, with the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 . "% Of sequence homology to polynucleotides" is ascertained by comparing the comparison region with two optimally aligned sequences, and a portion of the polynucleotide sequence in the comparison region is the reference sequence for the optimal alignment of the two sequences (I. E., A gap) relative to the < / RTI >

본 발명의 일 구현 예에 있어서, 상기 카세트는 도 1의 D에 기재된 카세트일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. In one embodiment of the invention, the cassette may be the cassette described in Figure 1 D, but is not limited thereto.

상기 카세트가 포함된 TRSV RNA2 재조합 벡터를 pT2C2AS라고 칭하기도 한다. The TRSV RNA2 recombinant vector containing the cassette may also be referred to as pT2C2AS.

바람직한 자가 절단 펩티드(소위 "cis-작용 가수분해성 요소", CHYSEL이라 칭함; 참조: deFelipe (2002) Curr. Gene Ther. 2, 355-378)는 포티바이러스 및 카르디오바이러스 2A 펩티드로부터 유도된다. 더욱 바람직한 자가 절단 펩티드는 FMDV(수족구병 바이러스), 말 비염 A 바이러스, 토세아 아시그나(Thosea asigna) 바이러스 및 돼지 테초바이러스(teschovirus)로부터 유도된 2A 펩티드로부터 선택된다. 더 더욱 바람직한 자가 절단 펩티드는 FMDA로부터 유도된 2A 펩티드일 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.Preferred self-cleaving peptides (so-called "cis-acting hydrolyzable elements ", CHYSEL, see deFelipe (2002) Curr. Gene Ther. 2, 355-378) are derived from potivirus and cardiovirus 2A peptides. More preferred self-cleaving peptides are selected from 2A peptides derived from FMDV (foot and mouth disease virus), horse rhinitis A virus, Thosea asigna virus and porcine teschovirus. Even more preferred self-cleaving peptides can be, but are not limited to, 2A peptides derived from FMDA.

본 발명의 "MCS(multiple cloning site)"는 다양한 제한효소에 의해 인식되고 절단되는 부위인 제한효소 인식부위를 갖는 DNA 단편을 의미하고, 상기 MCS는 특정 제한효소(restriction enzyme)에 의해 인지되어 절단되므로 절단된 MCS의 부위에 목적 유전자의 삽입을 가능하게 한다. 상기 MCS는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 공지된 MCS라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 본 발명의 카세트의 MCS에 목적 유전자를 삽입하고자 할 때, 식물 바이러스 유전자에 존재하지 않는 제한효소 자리를 이용할 수 있다. The term " MCS (multiple cloning site) " of the present invention means a DNA fragment having a restriction enzyme recognition site, which is a site recognized and cleaved by various restriction enzymes. The MCS is recognized by a restriction enzyme, So that insertion of the target gene into the site of the cleaved MCS is enabled. The MCS can be used without limitation as long as it is known to those skilled in the art, and when it is desired to insert the target gene into the MCS of the cassette of the present invention, Enzyme sites can be used.

본 발명의 상기 MCS1는 발현시키고자 하는 외래 유전자를 삽입할 수 있는 부위로서, MP(movement protein) 코딩 유전자 및 CP(coat protein) 코딩 유전자 사이의 절단부위(cleavage site) 하부에 위치한다. 바람직하게는 상기 MCS1은 BamHI, MluI 및 SpeI 제한효소 인식부위를 포함할 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.The MCS1 of the present invention is a site capable of inserting a foreign gene to be expressed, and is located under cleavage site between a movement protein (MP) coding gene and a CP (coat protein) coding gene. Preferably, the MCS1 can include but is not limited to BamHI, MluI and SpeI restriction enzyme recognition sites.

본 발명의 벡터에 도입될 수 있는 외래 유전자에는 어떠한 제한도 없다. 상기 외래 유전자는 바람직하게는 유용 단백질을 코딩하는 유전자일 수 있다. 유용 단백질은 현재, 식물 생명공학을 이용하여 상업적으로 생산이 이루어지고 있는 의약 및 산업용 등의 모든 단백질로 고부가가치의 유용 단백질로, 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. 또한, 제초제 저항성 유전자, 질병 저항성 유전자, 살충제 저항성 유전자, 곡식 또는 과실의 품질에 영향을 주는 유전자, 스크리닝 가능한 표식 유전자, 환경 또는 스트레스 저항성 유전자 등이 포함될 수 있다. 더욱 상세하게는 제초제 글리포세이트(Glyphosate)의 저항성 유전자인 5-EPSP 신타아제(5-Enolpyruvylshikimate 3-phosphate synthase), 제초제 비알라포스(바스타) (bialaphos(Basta))의 저항성 유전자인 포스피노트리신 아세틸트랜스퍼라제 (phosphinothricin acetyltransferase), 바이러스 저항성 단백질인 외피 단백질 (coat protein)을 코딩하는 유전자, 해충 저항성 유전자인 바실러스 투린지엔시스 (Bacillus thuringiensis)로부터 분리한 Bt 독소(Bt toxin) 생성 유전자, 과실 완숙 방지를 위한 ACC 디아미나아제(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid deaminase) 유전자, 바이러스 저항성 식물을 용이하게 선발할 수 있는 식물체 세포의 괴사유발 유전자인 INF1(Phytophthora infestans elicitin gene) 등이 포함될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.There are no restrictions on the foreign gene that can be introduced into the vector of the present invention. The foreign gene may preferably be a gene encoding a useful protein. The useful protein is all proteins such as pharmaceuticals and industrial products which are currently being produced commercially using plant biotechnology. It is useful as a high value-added protein such as enzymes, hormones, antibodies, cytokines, etc., But are not limited to, proteins capable of accumulating large amounts of nutrients capable of promoting the health of animals, including humans. Also included may be herbicide resistance genes, disease resistance genes, insecticide resistance genes, genes that affect the quality of grain or fruit, screenable marker genes, environmental or stress resistance genes, and the like. More particularly, the present invention relates to a gene encoding a resistance gene of 5-EPSP synthase, a herbicide glyphosate resistance gene, and a herbicide bialaphos (Basta) Phosphinothricin acetyltransferase, a gene encoding a coat protein that is a virus-resistant protein, a Bt toxin-producing gene isolated from an insect resistance gene, Bacillus thuringiensis, (1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid deaminase) gene for prevention of infection, INF1 (Phytophthora infestans elicitin gene) which is a necrosis-inducing gene of plant cells capable of easily selecting a virus-resistant plant, But is not limited thereto.

본 발명의 실시예에서는 외래 유전자를 대신하여 리포터 유전자(reporter gene)인 GFP(green fluorescent protein) 유전자가 사용될 수 있다. GFP는 장파장의 자외선 조사에 의해서 녹색 형광을 관찰할 수 있으므로, 형질전환된 식물체를 확인하는데 있어서 매우 유용하다.In an embodiment of the present invention, a GFP (green fluorescent protein) gene, which is a reporter gene, may be used in place of a foreign gene. GFP is very useful for identifying transformed plants because it can observe green fluorescence by irradiation with a long wavelength of ultraviolet light.

본 발명의 재조합 벡터에서, 상기 MCS2는 침묵시키고자 하는 목적 유전자를 삽입할 수 있는 부위로서, 바람직하게는 CP(coat protein) 코딩 유전자 하부에 위치할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. In the recombinant vector of the present invention, the MCS2 is a region capable of inserting a target gene to be silenced, preferably, but not limited to, under the CP (coat protein) coding gene.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 MCS2는 SnaBI 제한효소 인식부위를 포함하고, 상기 SnaBI 제한효소 인식부위 사이에 침묵시키고자 하는 목적 유전자가 삽입될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the MCS2 includes a SnaBI restriction enzyme recognition site, and a target gene to be silenced between the SnaBI restriction enzyme recognition sites can be inserted.

본 발명의 벡터에 도입될 수 있는 침묵시키고자 하는 목적 유전자에는 어떠한 제한도 없다. 상기 침묵시키고자 하는 목적 유전자는 바람직하게는 목적 유전자 침묵을 유도하기 위한 센스 가닥 또는 안티센스 가닥이 상보적으로 결합된 핵산 서열일 수 있다. 상기 침묵시키고자 하는 목적 유전자는 센스 또는 안티센스 방향으로 삽입될 수 있다.There is no restriction on the gene of interest to be silenced which can be introduced into the vector of the present invention. The target gene to be silenced is preferably a nucleic acid sequence complementary to a sense strand or antisense strand for inducing silencing of the target gene. The target gene to be silenced can be inserted in the sense or antisense direction.

용어 "VIGS(Virus-induced gene silencing)"는 바이러스 벡터에 식물유전자를 도입한 후 식물체를 감염시키면, 그 도입된 유전자의 내인성 식물유전자가 발현이 억제되는 현상을 말한다. 이는 PTGS(Post-transcriptional gene silencing)의 일종으로서, 전사-후(post-transcriptional), RNA 턴오버(RNA turnover) 및 뉴클레오티드 서열 특이적(nucleotide sequence-specific) 이라는 특징들을 가진다. 따라서, VIGS를 이용하면 도입유전자의 기능을 신속하고 간편하게 대량으로 분석할 수 있다.The term "virus-induced gene silencing " (VIGS) refers to a phenomenon in which expression of an endogenous plant gene of an introduced gene is inhibited by introducing a plant gene into a viral vector and infecting the plant. It is a type of post-transcriptional gene silencing (PTGS), characterized by post-transcriptional, RNA turnover and nucleotide sequence-specific. Therefore, using VIGS, the function of transgene can be rapidly and easily mass-analyzed.

본 발명의 실시예에서는 침묵시키고자 하는 목적 유전자를 대신하여 200~350bp 길이의 PDS (phytoene desaturase) 유전자 단편이 안티센스 또는 센스 방향으로 삽입된 재조합 벡터를 사용될 수 있다. PDS 유전자는 카로티노이드 (carotenoid) 생합성에 관여하는 효소를 코딩하고 있으므로, 이 유전자가 억제되는 경우 식물 잎의 백화현상을 관찰할 수 있으므로, VIGS의 성공 여부를 확인하는데 있어서 매우 유용하다.In an embodiment of the present invention, a recombinant vector in which a fragment of a PDS (phytoene desaturase) gene having a length of 200 to 350 bp is inserted in antisense or sense direction may be used in place of the target gene to be silenced. Since the PDS gene encodes an enzyme involved in carotenoid biosynthesis, it is very useful in confirming the success of VIGS because it can observe the whitening of the plant leaf when the gene is inhibited.

본 발명의 재조합 벡터는 프로모터를 포함할 수 있다. 상기 프로모터는 시험관 내 전사 또는 형질전환에 적합한 프로모터들로서, 바람직하게는 T7 프로모터, SP6 프로모터, CaMV 35S 프로모터, 액틴 프로모터, 유비퀴틴 프로모터, pEMU 프로모터, MAS 프로모터 또는 히스톤 프로모터일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 T7 프로모터, SP6 프로모터 또는 CaMV 35S 프로모터일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. "프로모터"란 용어는 구조 유전자로부터의 DNA 업스트림의 영역을 의미하며 전사를 개시하기 위하여 RNA 중합효소가 결합하는 DNA 분자를 말한다.The recombinant vector of the present invention may contain a promoter. The promoter may be a promoter suitable for in vitro transcription or transformation and may preferably be a T7 promoter, SP6 promoter, CaMV 35S promoter, actin promoter, ubiquitin promoter, pEMU promoter, MAS promoter or histone promoter, more preferably T7 A promoter, an SP6 promoter, or a CaMV 35S promoter. The term "promoter " refers to the region of DNA upstream from the structural gene and refers to a DNA molecule to which an RNA polymerase binds to initiate transcription.

본 발명의 재조합 벡터는 MCS2의 하부에 터미네이터를 포함할 수 있다. 상기 터미네이터는 통상의 터미네이터를 사용할 수 있으며, 그 예로는 노팔린 신타아제(NOS), 벼 α-아밀라아제 RAmy1 A 터미네이터, 파세올린(phaseoline) 터미네이터, 아그로박테리움 투메파시엔스(agrobacterium tumefaciens)의 옥토파인(Octopine) 유전자의 터미네이터 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The recombination vector of the present invention may include a terminator under the MCS2. The terminator can be a conventional terminator, such as nopaline synthase (NOS), rice α-amylase RAmy1 A terminator, phaseoline terminator, agrobacterium tumefaciens octopine And the terminator of the Octopine gene, but the present invention is not limited thereto.

상기 제조합 벡터는 바람직하게는 하나 이상의 선택성 마커를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 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 포스피노트리신과 같은 제초제 저항성 유전자, 카나마이신, G418, 블레오마이신 (Bleomycin), 하이그로마이신(hygromycin) 또는 클로람페니콜(chloramphenicol)과 같은 항생제 내성 유전자가 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The first combination vector may preferably comprise one or more selectable markers, but is not limited thereto. The marker is typically a nucleic acid sequence having a property that can be selected by a chemical method, and includes all genes capable of distinguishing a transformed cell from a non-transformed cell. Examples include herbicide resistance genes such as glyphosate or phosphinotricin, antibiotic resistance genes such as kanamycin, G418, Bleomycin, hygromycin or chloramphenicol, It is not.

또한 본 발명은 Also,

(1) TRSV(tobacco ringspot virus) RNA1의 폴리프로테인(polyprotein) 코딩 유전자를 포함하는 TRSV RNA1 재조합 벡터를 제조하는 단계;(1) preparing a TRSV RNA1 recombinant vector containing a polyprotein coding gene of TRSV (tobacco ringspot virus) RNA1;

(2) 본 발명의 TRSV RNA2 재조합 벡터에 발현시키고자 하는 외래 유전자를 MCS1(multiple cloning site1)에 삽입하여 TRSV RNA2 재조합 벡터를 제조하는 단계;(2) preparing a TRSV RNA2 recombinant vector by inserting a foreign gene to be expressed in the TRSV RNA2 recombination vector of the present invention into MCS1 (multiple cloning site 1);

(3) 상기 (1) 및 (2) 단계에서 제조된 각각의 재조합 벡터로 아그로박테리움을 형질전환하여 각각의 형질전환체를 얻는 단계; 및(3) transforming Agrobacterium with the respective recombinant vectors prepared in the above steps (1) and (2) to obtain respective transformants; And

(4) 상기 각각의 아그로박테리움 형질전환체의 혼합액을 식물체에 인필트레이션(infiltration) 또는 즙액 접종(sap inoculation)하는 단계;를 포함하는 식물체 내에서의 외래 유전자를 과발현시키는 방법을 제공한다.(4) infiltrating or sapinoculating a mixture of each of the above Agrobacterium transformants to a plant, and (4) overexpressing a foreign gene in a plant.

상기 TRSV(tobacco ringspot virus) RNA1의 폴리프로테인(polyprotein) 코딩 유전자는 바람직하게는 서열번호 2의 염기 서열로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 상기 염기 서열의 상동체가 본 발명의 범위 내에 포함될 수 있으며, 상동체의 구체적 내용은 전술한 바와 같다. The polyprotein coding gene of the TRSV (tobacco ringspot virus) RNA1 may preferably be a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2, but is not limited thereto. In addition, homologues of the nucleotide sequences may be included within the scope of the present invention, and details of the homologues are as described above.

본 발명의 일 구현예에서 상기 TRSV RNA1 재조합 벡터를 pTRSR1이라고 칭하기도 한다.In one embodiment of the present invention, the TRSV RNA1 recombinant vector is also referred to as pTRSR1.

본 발명의 상기 외래 유전자는 유용 단백질을 코딩하는 유전자일 수 있으며, 상기 유용 단백질을 코딩하는 유전자는 전술한 바와 같다.The foreign gene of the present invention may be a gene encoding a useful protein, and the gene encoding the useful protein is as described above.

본 발명의 일 구현예에 따른 식물체 내에서의 외래 유전자를 과발현시키는 방법은 외래 유전자가 삽입된 재조합 발현 벡터로 형질전환된 아그로박테리움 튜머파시엔스(Agrobacterium tumefaciens)를 이용한 인필트레이션 방법 또는 즙액 접종(sap inoculation) 방법이 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.A method of overexpressing a foreign gene in a plant according to an embodiment of the present invention may include an infiltration method or an inoculation method using Agrobacterium tumefaciens transformed with a recombinant expression vector into which a foreign gene is inserted (SAP inoculation) method can be used, but it is not limited thereto.

본 발명의 벡터를 숙주 세포 내로 운반하는 방법은 미세주입법, 칼슘포스페이트 침전법, 전기천공법, 리포좀-매개 형질감염법, DEAE-덱스트란 처리법, 아그로박테리움 매개 형질전환법 또는 유전자 밤바드먼트 등에 의해 벡터를 숙주세포 내로 주입할 수 있으며, 바람직하게는 아그로박테리움 매개 형질전환법 또는 유전자 밤바드먼트를 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The method of delivering the vector of the present invention into a host cell can be carried out by various methods such as microinjection, calcium phosphate precipitation, electroporation, liposome-mediated transfection, DEAE-dextran treatment, Agrobacterium- The vector may be injected into host cells, preferably Agrobacterium-mediated transformation or gene bombardment, but is not limited thereto.

본 발명에서 사용되는 "인필트레이션(infiltration)"이라는 용어는 식물체 내로 유전자를 도입하여 발현시키거나 식물체 내에서 원하는 단백질을 생산하기 위한 방법을 의미한다. 이동시키고자 하는 유전자를 가진 아그로박테리움의 현탁액을 바늘이 없는 주사기를 사용해서 압력을 줌으로써 식물의 잎에 주입하여 식물체 세포로 원하는 유전자를 이동시키는 방법이다. 이는 전통적인 식물 형질전환과 비교하면 신속하고 편리하다는 장점이 있다.As used herein, the term " infiltration "refers to a method for introducing a gene into a plant and expressing it, or for producing a desired protein in a plant. A suspension of Agrobacterium having the gene to be transferred is injected into the leaves of a plant by using a needle-free syringe to transfer the desired gene to the plant cell. This has the advantage of being quick and convenient compared to traditional plant transformation.

본 발명에서 사용되는 "즙액 접종(sap inoculation)"이라는 용어는 식물체 내로 유전자를 도입하는 방법 중의 하나로 럽(rub) 접종, 도말 접종 또는 기계적 접종(mechanical inoculation)이라고도 부른다. 이 방법은 일반적으로 카보런덤 (carborundum)과 같은 마찰제로 식물체에 상처를 낸 후, 도입하고자 하는 유전자를 가진 접종액(벡터)을 상처낸 식물체에 접촉시켜 식물체 내로 유전자를 도입하는 방법이다. 그밖에 바늘을 다발로 만들어 병든 잎을 접종엽면과 겹쳐서 찌르는 자침(刺針) 접종, 병든 잎을 겹쳐서 예리한 칼날로 절단한 후에 마찰제를 미리 처리한 접종엽면에 절단면을 직접 칠하는 신속법, 즙액을 가압분무하는 방법 등이 있다. 자침법이나 신속법은 즙액 접종이 곤란한 활성화하기 어려운 바이러스 접종에 사용될 수 있다.The term " sap inoculation "used in the present invention is also referred to as rub inoculation, smearing, or mechanical inoculation as one of the methods of introducing genes into plants. This method generally involves scarring the plant with a friction agent such as carborundum and then introducing the gene into the plant by contacting the inoculum (vector) having the gene to be introduced with the damaged plant. In addition, a needle is made into a bundle, and a sick leaf is inoculated. A needle is inoculated to the leaf surface. The sickle leaf is overlapped and cut with a sharp blade. And a method of spraying. Self-immobilization or expeditious methods can be used to inactivate viral inoculations that are difficult to inoculate.

본 발명의 일 구현예에서, TRSV에 의해 감염되는 식물체는 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 담배, 애기장대, 박과식물 및 콩과 식물일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the plant to be infected by TRSV is not particularly limited, but preferably it can be tobacco, Arabidopsis, bark and plant and leguminous plants.

또한, 본 발명은 In addition,

(1) TRSV(tobacco ringspot virus) RNA1의 폴리프로테인(polyprotein) 코딩 유전자를 포함하는 TRSV RNA1 재조합 벡터를 제조하는 단계;(1) preparing a TRSV RNA1 recombinant vector containing a polyprotein coding gene of TRSV (tobacco ringspot virus) RNA1;

(2) 본 발명의 TRSV RNA2 재조합 벡터에 침묵시키고자 하는 목적 유전자를 MCS2(multiple cloning site2)에 삽입하여 TRSV RNA2 재조합 벡터를 제조하는 단계;(2) preparing a TRSV RNA2 recombinant vector by inserting a target gene to be silenced in the TRSV RNA2 recombination vector of the present invention into MCS2 (multiple cloning site 2);

(3) 상기 (1) 및 (2) 단계에서 제조된 각각의 재조합 벡터로 아그로박테리움을 형질전환하여 각각의 형질전환체를 얻는 단계; 및(3) transforming Agrobacterium with the respective recombinant vectors prepared in the above steps (1) and (2) to obtain respective transformants; And

(4) 상기 각각의 아그로박테리움 형질전환체의 혼합액을 식물체에 인필트레이션(infiltration) 또는 즙액 접종(sap inoculation)하는 단계;를 포함하는 식물체 내에서의 목적 유전자를 침묵시키는 방법을 제공한다. (4) infiltration or sap inoculation of the mixed solution of each of the above Agrobacterium transformants into a plant; and (4) silencing the target gene in the plant.

본 발명의 식물체 내에서의 목적 유전자를 침묵시키는 방법은 상기 TRSV RNA2 재조합 벡터에 침묵시키고자 하는 목적 유전자를 MCS2(multiple cloning site2)에 삽입하여 TRSV RNA2 재조합 벡터를 제조하는 단계를 포함한다. 이 때 상기 침묵시키고자 하는 목적 유전자는 MCS2에 삽입되며, 바람직하게는 CP 코딩 유전자의 하부에 위치한 SnaBI 제한효소 인식부위 사이에 삽입될 수 있다. 또한 삽입되는 방향은 센스 또는 안티센스 방향으로 삽입될 수 있으며, 가장 바람직하게는 안티센스 방향으로 삽입될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The method of silencing a target gene in a plant of the present invention includes a step of inserting a target gene to be silenced in the TRSV RNA2 recombination vector into MCS2 (multiple cloning site 2) to prepare a TRSV RNA2 recombinant vector. Here, the target gene to be silenced is inserted into MCS2, and preferably inserted between SnaBI restriction enzyme recognition sites located under the CP coding gene. Also, the inserted direction may be inserted in the sense or antisense direction, and most preferably inserted in the antisense direction, but is not limited thereto.

용어 "침묵"이란 일반적으로 유전자의 발현이 하향조절(downregulation) 또는 완전히 억제(suppression)되는 현상을 말한다.The term "silence" refers generally to a phenomenon in which the expression of a gene is downregulated or completely suppressed.

본 발명의 식물체 내에서의 내인성 목적 유전자를 침묵시키는 방법에서, (2) 단계를 제외한, 각 단계는 식물체 내에서 외래 유전자를 과발현시키는 방법에서 전술한 바와 같다. In the method of silencing an endogenous target gene in the plant of the present invention, each step except step (2) is as described above in a method of overexpressing a foreign gene in a plant.

또한 본 발명은Also,

(1) TRSV(tobacco ringspot virus) RNA1의 폴리프로테인(polyprotein) 코딩 유전자를 포함하는 TRSV RNA1 재조합 벡터를 제조하는 단계;(1) preparing a TRSV RNA1 recombinant vector containing a polyprotein coding gene of TRSV (tobacco ringspot virus) RNA1;

(2) 본 발명의 TRSV RNA2 재조합 벡터에 발현시키고자 하는 외래 유전자를 MCS1(multiple cloning site1)에 삽입하고, 침묵시키고자 하는 목적 유전자를 MCS2(multiple cloning site2)에 삽입하여 TRSV RNA2 재조합 벡터를 제조하는 단계;(2) A foreign gene to be expressed in the TRSV RNA2 recombinant vector of the present invention is inserted into MCS1 (multiple cloning site 1), and the desired gene to be silenced is inserted into MCS2 (multiple cloning site 2) to prepare a TRSV RNA2 recombinant vector ;

(3) 상기 (1) 및 (2) 단계에서 제조된 각각의 재조합 벡터로 아그로박테리움을 형질전환하여 각각의 형질전환체를 얻는 단계; 및(3) transforming Agrobacterium with the respective recombinant vectors prepared in the above steps (1) and (2) to obtain respective transformants; And

(4) 상기 각각의 아그로박테리움 형질전환체의 혼합액을 식물체에 인필트레이션(infiltration) 또는 즙액 접종(sap inoculation)하는 단계;를 포함하는 식물체 내에서의 외래 유전자를 과발현시키고 목적 유전자를 침묵시키는 방법을 제공한다.(4) infiltrating or sapinoculating a mixture of each of the above Agrobacterium transformants to a plant, and overexpressing the foreign gene in the plant and silencing the target gene ≪ / RTI >

본 발명의 식물체 내에서의 외래 유전자를 과발현시키고 목적 유전자를 침묵시키는 방법에서, 상기 TRSV RNA2 재조합 벡터에 발현시키고자 하는 외래 유전자를 MCS1(multiple cloning site1)에 삽입하고, 침묵시키고자 하는 목적 유전자를 MCS2(multiple cloning site2)에 삽입하여 TRSV RNA2 재조합 벡터를 제조하는 단계를 포함한다. In a method of overexpressing a foreign gene in a plant and silencing a target gene, a foreign gene to be expressed in the TRSV RNA2 recombinant vector is inserted into MCS1 (multiple cloning site 1), and a desired gene to be silenced MCS2 (multiple cloning site 2) to prepare a TRSV RNA2 recombinant vector.

본 발명의 일 구현예에서 삽입할 수 있는 외래 유전자는 유용 단백질을 코딩하는 유전자일 수 있으며, 침묵시키고자 하는 목적 유전자는 식물 내인성 목적 유전자를 침묵시킬 수 있는 핵산 서열일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. In one embodiment of the present invention, the foreign gene to be inserted may be a gene encoding a useful protein, and the target gene to be silenced may be, but not limited to, a nucleic acid sequence capable of silencing a plant endogenous target gene .

또한, 본 발명은 In addition,

(1) TRSV(tobacco ringspot virus) RNA1의 폴리프로테인(polyprotein) 코딩 유전자를 포함하는 TRSV RNA1 재조합 벡터를 제조하는 단계;(1) preparing a TRSV RNA1 recombinant vector containing a polyprotein coding gene of TRSV (tobacco ringspot virus) RNA1;

(2) 본 발명의 TRSV RNA2 재조합 벡터에 발현시키고자 하는 외래 유전자를 MCS1(multiple cloning site1)에 삽입하여 TRSV RNA2 재조합 벡터를 제조하는 단계;(2) preparing a TRSV RNA2 recombinant vector by inserting a foreign gene to be expressed in the TRSV RNA2 recombination vector of the present invention into MCS1 (multiple cloning site 1);

(3) 상기 (1) 및 (2) 단계에서 제조된 각각의 재조합 벡터로 아그로박테리움(Agrobacterium)를 형질전환하여 각각의 형질전환체를 얻는 단계; 및(3) transforming Agrobacterium with each of the recombinant vectors prepared in the above steps (1) and (2) to obtain transformants; And

(4) 상기 각각의 아그로박테리움(Agrobacterium) 형질전환체의 혼합액을 식물체에 인필트레이션(infiltration) 또는 즙액 접종(sap inoculation)하는 단계;를 포함하는 외래 유전자가 과발현된 식물체의 제조방법을 제공한다. (4) infiltration or sap inoculation of a mixed solution of each Agrobacterium transformant into a plant; and (4) providing a plant having an overexpressed foreign gene comprising the step of infiltrating or sapinoculating a mixture of Agrobacterium transformants do.

본 발명의 외래 유전자가 과발현된 식물체의 제조 방법에서, 각 단계는 식물체 내에서 외래 유전자를 과발현시키는 방법에서 기재한 바와 같다. In the method for producing a plant in which the foreign gene of the present invention is over-expressed, each step is as described in a method of overexpressing a foreign gene in a plant.

본 발명은 또한, 상기 방법에 의해 제조된 외래 유전자가 과발현된 식물체를 제공한다. The present invention also provides a plant overexpressed with a foreign gene produced by the above method.

또한 본 발명은Also,

(1) TRSV(tobacco ringspot virus) RNA1의 폴리프로테인(polyprotein) 코딩 유전자를 포함하는 TRSV RNA1 재조합 벡터를 제조하는 단계;(1) preparing a TRSV RNA1 recombinant vector containing a polyprotein coding gene of TRSV (tobacco ringspot virus) RNA1;

(2) 본 발명의 TRSV RNA2 재조합 벡터에 침묵시키고자 하는 목적 유전자를 MCS2(multiple cloning site2)에 삽입하여 TRSV RNA2 재조합 벡터를 제조하는 단계;(2) preparing a TRSV RNA2 recombinant vector by inserting a target gene to be silenced in the TRSV RNA2 recombination vector of the present invention into MCS2 (multiple cloning site 2);

(3) 상기 (1) 및 (2) 단계에서 제조된 각각의 재조합 벡터로 아그로박테리움(Agrobacterium)를 형질전환하여 각각의 형질전환체를 얻는 단계; 및(3) transforming Agrobacterium with each of the recombinant vectors prepared in the above steps (1) and (2) to obtain transformants; And

(4) 상기 각각의 아그로박테리움(Agrobacterium) 형질전환체의 혼합액을 식물체에 인필트레이션(infiltration) 또는 즙액 접종(sap inoculation)하는 단계;를 포함하는 목적 유전자가 침묵된 식물체의 제조방법을 제공한다.(4) infiltrating or sapinoculating a mixture of each of the above Agrobacterium transformants to a plant, and (4) do.

본 발명의 목적 유전자가 침묵된 식물체의 제조 방법에서, 각 단계는 식물체 내에서 목적 유전자를 침묵시키는 방법에서 기재한 바와 같다. In the method for producing a plant in which the objective gene of the present invention is silenced, each step is as described in a method of silencing a target gene in a plant.

본 발명은 또한, 상기 방법에 의해 제조된 목적 유전자가 침묵된 식물체를 제공한다. The present invention also provides a plant in which the objective gene produced by the above method is silenced.

또한 본 발명은Also,

(1) TRSV(tobacco ringspot virus) RNA1의 폴리프로테인(polyprotein) 코딩 유전자를 포함하는 TRSV RNA1 재조합 벡터를 제조하는 단계;(1) preparing a TRSV RNA1 recombinant vector containing a polyprotein coding gene of TRSV (tobacco ringspot virus) RNA1;

(2) 본 발명의 TRSV RNA2 재조합 벡터에 발현시키고자 하는 외래 유전자를 MCS1(multiple cloning site1)에 삽입하고, 침묵시키고자 하는 목적 유전자를 MCS2(multiple cloning site2)에 삽입하여 TRSV RNA2 재조합 벡터를 제조하는 단계;(2) A foreign gene to be expressed in the TRSV RNA2 recombinant vector of the present invention is inserted into MCS1 (multiple cloning site 1), and the desired gene to be silenced is inserted into MCS2 (multiple cloning site 2) to prepare a TRSV RNA2 recombinant vector ;

(3) 상기 (1) 및 (2) 단계에서 제조된 각각의 재조합 벡터로 아그로박테리움을 형질전환하여 각각의 형질전환체를 얻는 단계; 및(3) transforming Agrobacterium with the respective recombinant vectors prepared in the above steps (1) and (2) to obtain respective transformants; And

(4) 상기 각각의 아그로박테리움 형질전환체의 혼합액을 식물체에 인필트레이션(infiltration) 또는 즙액 접종(sap inoculation)하는 단계;를 포함하는 외래 유전자가 과발현되고, 목적 유전자가 침묵된 식물체의 제조방법을 제공한다.(4) infiltration or sap inoculation of the mixed solution of each of the above Agrobacterium transformants into plants, and (4) overexpressing the foreign gene comprising the step of infiltrating or sapinoculating the plant, ≪ / RTI >

본 발명의 외래 유전자가 과발현되고, 목적 유전자가 침묵된 식물체의 제조 방법에서, 각 단계는 식물체 내에서 외래 유전자를 과발현시키고 목적 유전자를 침묵시키는 방법에서 기재한 바와 같다. In the method for producing a plant in which the foreign gene of the present invention is overexpressed and the target gene is silenced, each step is as described in a method of overexpressing a foreign gene in a plant and silencing a target gene.

본 발명은 또한, 상기 방법에 의해 제조된 외래 유전자가 과발현되고, 목적 유전자가 침묵된 식물체를 제공한다.
The present invention also provides a plant in which the foreign gene produced by the above method is over-expressed and the objective gene is silenced.

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

재료 및 방법Materials and methods

1. GFP 발현을 위한 TRSV-기반 재조합 벡터의 제조 1. Preparation of TRSV-based recombinant vectors for GFP expression

본 발명자는 두 종의 TRSV 감염성 cDNA 클론(infectious cDNA clone)인 pTRSR1 및 pTRSR2 벡터를 제작하였다(Zhao 등, 2015, Virus Genes 51;163-166)(도 1A). 본 발명에서 외래 유전자 발현 또는 VIGS를 위한 구축물은 PCR를 이용하여 pTRSV2 벡터를 변형함으로써 제작하였다.The present inventors have produced pTRSR1 and pTRSR2 vectors, two types of TRSV infectious cDNA clones (Zhao et al., 2015, Virus Genes 51; 163-166) (FIG. 1A). In the present invention, constructs for foreign gene expression or VIGS were constructed by transforming the pTRSV2 vector using PCR.

시스테인/알라닌(Cys/Ala, C/A) 절단 부위(cleavage site)의 효율적인 가공 과정을 획득하기 위해, CP의 N 말단의 19개의 아미노산을 선택, 중복하는데 축퇴성 코돈(degenerate codons)을 위해서 몇 개의 뉴클레오티드는 치환하였다. FMDV(foot-and-mouth disease virus) 2A 펩티드를 암호화하는 서열을 표 1의 프라이머로부터 삽입하였다. 상기 추가 19개 아미노산을 암호화하는 서열은 MCS(multicloing site, BamHI-MluI-SpeI)에 연결되어 pTRSR2Part2에 삽입되었다. PCR I 단편은 pTRSR2을 주형으로 하여 T2-1167F 및 2AMCS-R 프라이머 세트를 이용하여 증폭하였고, PCR II 단편은 pTRSR2을 주형으로 하여 2AMCS-F 및 RZNOS-75R 프라이머 세트를 이용하여 증폭하였다. 두 PCR 단편(PCR I 및 PCR II 단편)을 동량 혼합하여 T2-1167F 및 RZNOS-15R 프라이머 세트를 이용한 오버래핑 PCR을 수행한 후 XbaI 및 SalI 제한효소로 절단하여 pPZP211NOS 벡터의 XbaI/SalI 사이트에 삽입함으로써 pT2C2APart2를 제조하였다. 상기 pT2C2APart2의 SacI/XbaI 사이트에 절편 I(fragment I)을 삽입하여 pT2C2A를 제조하였다(도 1B). GFP을 암호화하는 서열은 pGFP(Clontech, 미국)을 주형으로 GFPBamH-F 및 GFPSpe-R 프라이머 세트를 이용한 PCR로 얻었으며, 상기 PCR 단편은 BamHI 및 SpeI로 절단하여 BamHI/SpeI으로 처리된 pT2C2A vector에 삽입하여 pT2C2AGFP을 제조하였다(도 1B).
In order to obtain efficient processing of cysteine / alanine (Cys / Ala, C / A) cleavage site, 19 amino acids at the N terminus of CP are selected and duplicated for several degenerate codons. The nucleotides of the dogs were replaced. Sequences encoding the foot-and-mouth disease virus (FMDV) 2A peptides were inserted from the primers in Table 1. The sequence encoding the additional 19 amino acids was linked to MCS (multicloning site, BamH I- Mlu I- Spe I) and inserted into pTRSR2Part2. PCR I fragments were amplified using T2-1167F and 2 AMCS- R primer sets using pTRSR2 as template and PCR II fragments were amplified using 2 AMCS-F and RZNOS-75R primers set as template pTRSR2. The two PCR fragments (PCR I and PCR II fragments) were mixed in the same amount and subjected to overlapping PCR using T2-1167F and RZNOS-15R primer sets, and then Xba I and Sal I restriction enzymes were cut to obtain Xba I / Sal I PT2C2APart2 was prepared. Fragment I was inserted into the Sac I / Xba I site of pT2C2APart2 to prepare pT2C2A (Fig. 1B). Sequence encoding the GFP is pGFP (Clontech, USA) was obtained by PCR using a GFPBamH-F and GFPSpe-R primer set the template, the PCR fragment was cut with Bam HI and Spe I treated with Bam HI / Spe I PT2C2A vector to construct pT2C2AGFP (Fig. 1B).

Figure 112016066346624-pat00001
Figure 112016066346624-pat00001

2. VIGS을 위한 TRSV-기반 재조합 벡터의 제조 2. Preparation of TRSV-based recombinant vectors for VIGS

CP 코딩 영역의 종결코돈 하부에 SnaBI 사이트를 제조하기 위하여, T2-1167F/TRSCP-R 또는 TRSCP3UTR-F/RZNOS-75R 프라이머 세트를 이용하여 두 PCR 단편을 각각 증폭한 후, 이어 두 단편은 T2-1167F 및 RZNOS-15R 프라이머 세트를 이용하여 오버래핑 PCR을 수행하여 획득한 최종 PCR 산물은 XbaI/SalI로 절단하여 pPZP211NOS 벡터에 서브클로닝하여 pT2SPart2로 제작하였다(도 1C).Two PCR fragments were amplified using the T2-1167F / TRSCP-R or TRSCP3UTR-F / RZNOS-75R primer sets to produce the Sna BI site under the termination codon of the CP coding region, The final PCR products obtained by performing overlapping PCR using -1167F and RZNOS-15R primer sets were cut into Xba I / Sal I and subcloned into the pPZP211NOS vector to prepare pT2SPart2 (Fig. 1C).

담배 유래 PDS 유전자(N. benthamiana PDS, NbPDS)(GenBank accession no.: EU165355)의 두 종의 cDNA 절편(215 bp 및 345 bp)은 각각 NbPDSSnaB-743F/957R 및 NbPDSSnaB-743F/1087R 프라이머 세트를 이용한 PCR로 증폭하였다(표 1). 애기장대 생태형 Col-0 유래 PDS 유전자(AtPDS)(GenBank accession no.: NM_117498)의 250bp 절편은 AtPDSSnaB-1151F/1400R 프라이머 세트를 이용한 PCR로 증폭하였다(표 1). 오이 유래 PDS 유전자(CuPDS)(GenBank accession no.: XM_011654729)의 300bp 절편은 CuPDSSnaB-952F/1251R 프라이머 세트를 이용한 PCR로 증폭하였다(표 1). 대두 유래 PDS 유전자(Glycine max PDS, GmPDS)(GenBank accession no.: M64704)의 209bp 절편은 GmPDSSnaB-1353F/1561R 프라이머 세트를 이용한 PCR로 증폭하였다(표 1). 각각의 PDS 유전자의 PCR 산물을 SnaBI으로 절단하여 SnaBI-처리 및 비인산화된 pT2S 벡터에 센스 또는 안티센트 방향으로 삽입하여 pT2SNbPDS, pT2SAtPDS, pT2SCuPDS 및 pT2SGmPDS를 제작하였다. 상기 벡터는 담배, 애기장대, 오이류(cucurbits), 콩류(legumes)에서 상응하는 PDS 유전자를 침묵하기 위해 사용되었다. pT2SNbPDS 벡터는 pT2SNbPDS215, pT2SNbPDS215a, pT2SNbPDS345 및 pT2SNbPDS345a를 포함하였다. pT2SAtPDS 벡터는 pT2SAtPDS250 및 pT2SAtPDS250a를 포함하였다. pT2SCuPDS 벡터는 pT2SCuPDS300 및 pT2SCuPDS300a를 포함하였다. pT2SGmPDS 벡터는 pT2SGmPDS209 및 pT2SGmPDS209a를 포함하였다. VIGS을 위해 사용된 또 다른 pT2C2AS 벡터는 SnaBI-처리 및 비인산화된 pT2S 벡터에 SnaBI 사이트가 삽입되어 제작되었다. pT2C2ASNbPDS215, pT2C2ASNbPDS215a, pT2C2ASNbPDS345 및pT2C2ASNbPDS345a을 포함하는 pT2C2ASNbPDS 벡터는 담배의 NbPDS 유전자를 침묵하기 위해 제작되어 유전자 침묵 능력을 확인하였다. pT2C2ASGFPNbPDS215 및 pT2C2ASGFPNbPDS215a 벡터는 pT2C2ASNbPDS215, pT2C2ASNbPDS215a 각각에 BamHI/SpeI에 GFP를 삽입하여 제작하였다.
Two kinds of cDNA fragments (215 bp and 345 bp) of the tobacco-derived PDS gene ( N. benthamiana PDS, NbPDS ) (GenBank accession no .: EU165355) were amplified using the NbPDSSnaB-743F / 957R and NbPDSSnaB-743F / 1087R primer sets PCR (Table 1). The 250 bp fragment of Arabidopsis Col-0 derived PDS gene ( AtPDS ) (GenBank accession no .: NM_117498) was amplified by PCR using the AtPDSSNAB-1151F / 1400R primer set (Table 1). The 300 bp fragment of cucumber-derived PDS gene ( CuPDS ) (GenBank accession no .: XM_011654729) was amplified by PCR using the CuPDSSnaB-952F / 1251R primer set (Table 1). The 209 bp fragment of soybean-derived PDS gene ( Glycine max PDS, GmPDS ) (GenBank accession no. M64704) was amplified by PCR using the GmPDSSnaB-1353F / 1561R primer set (Table 1). By cutting the PCR products of each of the PDS gene with Sna BI and inserted into the Sna BI- treatment and sense or anti-cent direction to the non-phosphorylated pT2S vector it was produced pT2SNbPDS, pT2SAtPDS, pT2SCuPDS and pT2SGmPDS. These vectors were used to silence the corresponding PDS genes in tobacco, Arabidopsis, cucurbits, and legumes. The pT2SNbPDS vector contained pT2SNbPDS215, pT2SNbPDS215a, pT2SNbPDS345 and pT2SNbPDS345a. The pT2SAtPDS vector contained pT2SAtPDS250 and pT2SAtPDS250a. The pT2SCuPDS vector contained pT2SCuPDS300 and pT2SCuPDS300a. The pT2SGmPDS vector contained pT2SGmPDS209 and pT2SGmPDS209a. Another pT2C2AS vector used for VIGS has been prepared by the Sna BI site is inserted into the Sna BI- pT2S vector processing and non-phosphorylated. The pT2C2ASNbPDS215, pT2C2ASNbPDS215a, pT2C2ASNbPDS345 and pT2C2ASNbPDS345a containing pT2C2ASNbPDS vectors were constructed to silence the NbPDS gene of tobacco, confirming gene silencing ability. pT2C2ASGFPNbPDS215 and pT2C2ASGFPNbPDS215a vectors were constructed by inserting GFP into Bam HI / Spe I in pT2C2ASNbPDS215 and pT2C2ASNbPDS215a, respectively.

3. 식물 생장 조건, 아그로인필트레이션 및 진액 접종 3. Plant growth conditions, agroinfiltration and inoculation

본 발명에 사용된 모든 식물은 23℃, 16/8시간 광주기 조건의 온실에서 재배되었다. All plants used in the present invention were grown in a greenhouse at 23 < 0 > C, 16/8 hour photoperiod condition.

아그로박테리움 튜머파시엔스(Agrobacterium tumefaciens) 균주 GV3101가 실험에 사용된 식물 내 벡터를 전달하기 위해 사용되었다. 아그로인필트레이션(agroinfiltration)을 위하여, 형질전환된 아그로박테리움 튜머파시엔스는 28℃, 50㎍/ml의 리팜피신(rifampicin) 및 100㎍/ml의 스펙토마이신(spectomycin)이 포함된 LB(Luria-Bertani) 배지에서 배양하였다. 밤새 배양 후, 원심분리로 세포를 수확하여 인필트레이션 완충액(10mM MES, pH 5.6, 10mM MgCl2, 200μM acetosyringone)으로 희석하여, 아그로인필트레이션 이전에 상온에서 3~4시간 배양하였다. 6주령(대략 7개 잎) 담배 묘목의 4번째 및 5번째 잎에 1ml 시린지를 사용하여 아그로인필트레이션을 수행하였다. 6~15일령 오이류 묘목의 떡잎(cotyledon)에서 아그로인필트레이션을 수행하였다. TS-, TSAtPDS- 및 TSGmPDS-아그로필트레이션된 담배잎(6dpi)을 수확하여 대두 잎에 즙액 접종(sap inoculation)하였다.
Agrobacterium tumefaciens strain GV3101 was used to deliver vectors in plants used in the experiment. For agroinfiltration, the transformed Agrobacterium tumefaciens was transformed into LB (Luria) containing 28 μg / ml of rifampicin and 100 μg / ml of spectomycin -Bertani) medium. After overnight incubation, the cells were harvested by centrifugation and diluted with infiltration buffer (10 mM MES, pH 5.6, 10 mM MgCl 2 , 200 μM acetosyringone) and incubated at room temperature for 3-4 hours prior to agroin filtration. Agroin filtration was performed using a 1 ml syringe on the 4th and 5th leaves of tobacco seedlings at 6 weeks old (approximately 7 leaves). Agroin filtration was carried out at cotyledon of seedlings of 6-15 days old seedlings. TS-, TSAtPDS-, and TSGmPDS-agrofilated tobacco leaves (6 dpi) were harvested and sap inoculation was performed on soybean leaves.

4. GFP 발현의 웨스턴 블롯 분석 4. Western blot analysis of GFP expression

웨스턴 블롯 분석을 하기 위하여, 단백질 추출물은 접종 후 10일된(10dpi) 담배잎에서 준비하였다. 단백질 추출시료(20㎍ 단백질/샘플)를 10% SDS-PAGE 젤에서 분리하고 PVDF 막에 전이시켰다. 마우스 항-GFP 항혈청(Santa Cruz Biotechnology, 미국)로 1:800 희석하여 막을 프로빙하였다. 막을 염소 항-마우스 IgG-HRP 2차 항체로 1:5,000 희석하여 사용하였다. 최종 결과는 myECL Imager(Thermo Scientific, 미국)을 사용하여 분석하였다.
For Western blot analysis, protein extracts were prepared on tobacco leaves 10 days after inoculation (10 dpi). Protein extraction samples (20 μg protein / sample) were separated on a 10% SDS-PAGE gel and transferred to a PVDF membrane. The membranes were probed by dilution 1: 800 with mouse anti-GFP antiserum (Santa Cruz Biotechnology, USA). The membranes were diluted 1: 5,000 with goat anti-mouse IgG-HRP secondary antibody. Final results were analyzed using myECL Imager (Thermo Scientific, USA).

5. RT-PCR 및 semi-q RT-PCR(semi-quantitative RT-PCR) 분석 5. RT-PCR and semi-quantitative RT-PCR analysis

RT-PCR 및 semi-q RT-PCR을 위해서, 접종 식물 시료로부터 전체 RNA을 TRI 시료를 사용하여 추출하였다. RT-PCR는 오이류에서의 TRSV cDNA 클론의 감염성을 입증하기 위해 TRS-N30/C30 프라이머 세트를 이용하여 수행되었다(표 1). Semi-q RT-PCR 방법은 각각의 NbPDS-295F/556R, AtPDS-544F/981R, CuPDS-679F/906R 및 GmPDS-1627F/1857R 프라이머 세트를 이용하여 담배, 애기장대, 오이류, 대두에서의 PDS 유전자 발현 수준을 확인하기 위하여 수행되었다(표 1). 증폭된 담배 액틴 유전자(GenBank accession no.: EU165355), 애기장대 액틴 2(GenBank accession no.: NM_112764), 오이 액틴 유전자(GenBank accession no.: XM_004136807) 및 대두 투불린 유전자(GenBank accession no.: M64704)가 내재적 대조구(internal controls)로 사용되었다.
For RT-PCR and semi-q RT-PCR, total RNA was extracted from inoculated plant samples using TRI samples. RT-PCR was performed using a set of TRS-N30 / C30 primers to demonstrate the infectivity of TRSV cDNA clones in cucumber (Table 1). Semi-q RT-PCR method PDS in each NbPDS-295F / 556R, AtPDS- 544F / 981R, CuPDS-679F / 906R and GmPDS-1627F / 1857R by using the primer set, tobacco, Arabidopsis thaliana, cucumber acids, soybean Gene expression levels (Table 1). The amplified tobacco actin genes (GenBank accession no. EU165355), Arabidopsis actin 2 (NM112764), cucumber actin gene (GenBank accession no. XM_004136807) and soybean tubulin gene (GenBank accession no .: M64704 ) Were used as internal controls.

실시예Example 1. TRSV-기반 재조합 벡터의 GFP 발현 확인  1. Identification of GFP expression of TRSV-based recombinant vectors

GFP를 TRSV 기반으로 한 외래 유전자 발현 시스템에서 사용하기 위하여, RNA2 구성성분으로 MP와 CP 유전자 사이에 삽입되어 pT2C2AGFP 벡터로 제작되었다(도 1B). GFP는 MP-CP 절단 부위(cleavage site)와 FMDV 2A 촉매 펩타이드(catalytic peptide)의 가공 과정을 통하여 폴리단백질(polyprotein)으로부터 발현되었다.GFP was inserted between the MP and CP genes as RNA2 components and used as a pT2C2AGFP vector for use in TRSV-based foreign gene expression systems (FIG. 1B). GFP was expressed from the polyprotein through the processing of the MP-CP cleavage site and the FMDV 2A catalytic peptide.

TC2A(pTRSR1+pT2C2A) 또는 TC2AGFP(pTRSR1+pT2C2AGFP)을 담배의 4엽(4th)과 5엽(5th)에 아그로인필트레이션 결과 침윤 4일 또는 5일 후(4~5 dpi) 담배의 침윤엽(4엽, 5엽)과 9엽(9th)에 미세 원형 스팟이 관찰되었으며, 이는 바이러스 구축물이 감염되었음을 가시적으로 확인되었다. 반면에 완충액(Mock)을 침윤한 담배는 TRSV에 의해 유도되는 징조가 관찰되지 않았다. GFP 형광은 침윤 7일째(7 dpi)에 9엽(9th)에서 처음으로 확인되었다. 병징이 보이는 잎과 겹눈(axillary buds)에서 강한 GFP 형광이 관찰되었다. 침윤 15일(15dpi) 이후, GFP 형광이 새로 생장하는 잎에서 거의 보이지 않았으며, 병징 또한 거의 나타나지 않거나 없었다. 도 2A는 침윤 10일(10 dpi) 담배의 GFP 발현을 UV 상에서 촬영한 사진이다. 본 실험에서는 TC2AGFP-침윤 담배의 약 80%에서 GFP 형광을 확인하였다. Agroinfiltration results on 4th and 5th leaves of tobacco after 4 or 5 days of infiltration (4 to 5 dpi) of tobacco infiltration leaves (pTRSR1 + pT2C2A) or TC2AGFP (pTRSR1 + pT2C2AGFP) (4th, 5th leaf) and 9th leaf (9th), and it was confirmed that the virus construct was infected. On the other hand, the tobacco infiltrated with the buffer (Mock) was not observed to be induced by TRSV. GFP fluorescence was first detected at 9 days (9 dpi) at 7 days of invasion (7 dpi). Strong GFP fluorescence was observed in leaves and axillary buds in which symptoms were observed. After 15 days of infiltration (15 dpi), GFP fluorescence was scarcely visible in newly growing leaves, with little or no symptoms. FIG. 2A is a photograph of the GFP expression of 10-day infiltration (10 dpi) tobacco photographed in UV. In this experiment, GFP fluorescence was observed in about 80% of TC2AGFP-infected tobacco.

TC2AGFP-침윤 담배의 8~10엽, 겹눈 또는 완충액-침윤, TC2A-침윤 담배의 10엽으로부터 단백질을 추출하여 웨스턴 블롯을 통하여 GFP 단백질 발현을 확인하였다. 그 결과 9엽, 10엽과 겹눈에서 각각 GFP-2A, MP-GFP-2A 및 GFP-2A-CP에 상응할 것으로 추정되는 ~30, 70 및 87 kDa의 단백질 밴드가 확인되었다(도 2B). 10엽과 겹눈에서는 더 큰 크기(~127 kDa)의 단백질 밴드가 존재하였으며 이는 단백질 절단이 충분히 이루어지지 않은 것(MP-GFP-2A-CP 융합 단백질)으로 보였다(도 2B). 겹눈에서는 GFP 단백질 크기에 상응하는 27kDa 단백질 밴드가 확인되었다. 완충액-침윤, TC2A-침윤 담배 잎에서는 단백질 밴드가 전혀 확인되지 않았다. 웨스턴 블롯 결과는 침윤 식물에서의 GFP 형광 발현을 조사한 결과와 일치하였다.
Protein was extracted from 10 lobes of TC2AGFP-infected tobacco, 8-10 leaves, compound eyes or buffer-infiltrated, TC2A-infiltrating tobacco, and GFP protein expression was confirmed by Western blotting. As a result, protein bands of ~ 30, 70 and 87 kDa corresponding to GFP-2A, MP-GFP-2A and GFP-2A-CP were confirmed in 9 leaves, 10 leaves and overlapped eyes, respectively (Figure 2B). There was a larger (~ 127 kDa) protein band in 10 lobes and folds, indicating that the protein cleavage was insufficient (MP-GFP-2A-CP fusion protein) (Fig. 2B). In the compound eyes, a 27 kDa protein band corresponding to the GFP protein size was identified. No protein bands were found in the buffer-infiltrated, TC2A-infiltrating tobacco leaves. Western blot results were consistent with the results of GFP fluorescence expression in invading plants.

실시예Example 2. TRSV-기반 재조합 벡터의 담배 내  2. Into the TRSV-based recombinant vector PDS PDS 유전자 침묵 확인Confirm gene silencing

담배 내 VIGS를 수행하기 위하여, 각각의 pTRSR2 및 pT2C2A 벡터 내 CP의 종결코돈의 하부에 SnaBI를 삽입한 pT2S 및 pT2C2AS를 제작하였다(도 1C, D). 삽입 부위의 크기와 방향이 VIGS 효율에 영향을 미치는지 확인하기 위해, 담배 NbPDS 유전자에서 2종의 cDNA 단편(215 및 345 bp)을 센스 및 안티센스 방향으로 pT2S 및 pT2C2AS의 SnaBI 사이트에 각각 삽입된 pT2SNbPDS 및 pT2C2ASNbPDS을 제작하여 담배에 침윤하였다. 완충액-침윤, TS-(pTRSR1+pT2S) 및 TC2AS-(pTRSR1+pT2C2AS)-침윤 담배는 대조구로 사용되었다.To carry out the VIGS in the tobacco, pT2S and pT2C2AS with Sna BI inserted under the termination codon of CP in each pTRSR2 and pT2C2A vector were prepared (Fig. 1C, D). Two cDNA fragments (215 and 345 bp) from the tobacco NbPDS gene were inserted in the sense and antisense orientation into pT2SNbPDS (pT2SNbPDS) inserted in the Sna BI site of pT2S and pT2C2AS, respectively, in order to confirm whether the size and orientation of the insertion site affects VIGS efficiency And pT2C2ASNbPDS were prepared and infiltrated into tobacco. Buffer-infiltration, TS- (pTRSR1 + pT2S) and TC2AS- (pTRSR1 + pT2C2AS) -invasive tobacco were used as controls.

침윤 5일(5 dpi)이 시작하연서 침윤엽에서 TRSV 감엽에 의한 병징(미세 원형 스팟)이 나타난 반면, 완충액-침윤엽에서는 관찰되지 않았다. 모든 VIGS 구축물에서 NbPDS의 침묵 효과인 백화 표현형(photo-bleaching phenotype)이 나타나기 시작했으나 균일성에 있어서 차이를 보였다(도 3A, B). TSNbPDS(pTRSR1+pT2SNbPDS)-접종 담배 및 TC2ASNbPDS(pTRSR1+pT2C2ASNbPDS)-접종 담배의 10엽과 겹눈에서는 각각 10 dpi와 13 dpi에서 처음으로 부분적인 백화 현상이 관찰되었다. TSNbPDS(pTRSR1+pT2SNbPDS)-접종 담배에서는 13일 이내에 백화된 잎, 줄기, 꽃 전체에서 강한 침묵으로 인하여 완전하게 백화되었으며 1달 가까이 백화현상이 지속되었다(도 3A, 7A, 패널 1). TC2ASNbPDS-접종 담배에서는 접종 70일 새로운 녹색엽이 발달하기 전까지 식물 전반적으로 불완전한 백화 현상이 나타났다(도 3B, 7A, 패널 2). semi-quantitative RT-PCR 분석 결과, 대조구와 비교하여 TSNbPDS-접종 식물(23 dpi) 또는 TC2ASNbPDS-접종 식물(30 dpi)의 백화-엽에서의 NbPDS mRNA 발현수준이 현저하게 감소하였다(도 3). TSNbPDS 및 TC2ASNbPDS 의 백화 현상 결과를 통하여 TSNbPDS에서의 VIGS 효율이 TC2ASNbPDS에서보다 더 높았으나, VIGS의 지속성 측면에서는 TC2ASNbPDS가 TSNbPDS에서보다 1달가량 더 지속되었다.In the infiltrated leaves, 5 days (5 dpi) of infiltration started, the symptoms of TRSV deciduous (microcircular spot) appeared but not in buffer - infiltrated lobe. A photo-bleaching phenotype, a silent effect of NbPDS, began to appear in all VIGS constructs, but showed a difference in uniformity (Fig. 3A, B). Partial whitening was observed at 10 dpi and 13 dpi, respectively, for 10 leaves and mixed eyes of TSNbPDS (pTRSR1 + pT2SNbPDS) - inoculated tobacco and TC2ASNbPDS (pTRSR1 + pT2C2ASNbPDS) - inoculated tobacco. TSNbPDS (pTRSR1 + pT2SNbPDS) -inoculated cigarettes were completely whitened due to strong silence in the whitened leaves, stems, and flowers within 13 days (Fig. 3A, 7A, Panel 1). In TC2ASNbPDS-inoculated tobacco, an incomplete whitening phenomenon was observed throughout the plant until the development of new green leaves on the 70th day of inoculation (Fig. 3B, 7A, panel 2). Semi-quantitative RT-PCR analysis showed a marked decrease in NbPDS mRNA expression levels in white-leaf of TSNbPDS-inoculated plants (23 dpi) or TC2ASNbPDS-inoculated plants (30 dpi) as compared to the control (Fig. VIGS efficiency in TSNbPDS was higher than TC2ASNbPDS in whitening results of TSNbPDS and TC2ASNbPDS, but TC2ASNbPDS persisted more than 1 month in terms of persistence of VIGS.

유전자 침묵 효율에서의 삽입된 단편의 크기와 방향의 효과를 조사한 결과, 2종의 NbPDS 215bp 단편과 345bp 단편에서는 크기와 방향에 상관없이 비슷한 백화현상을 확인하였다(도 3A, B). Semi-quantitative RT-PCR 분석 결과에서도 두 단편에 의해 감소되는 NbPDS 전사체량이 비슷함을 확인하였다(도 3A, B). 상기 결과는 담배 내 VIGS 효율이 ~200-350 bp 가량의 인서트 길이와 방향에 영향을 받지 않는다는 것을 확인하였다. As a result of examining the effect of size and direction of the inserted fragment in gene silencing efficiency, a similar whitening phenomenon was observed in both the NbPDS 215bp fragment and the 345bp fragment irrespective of the size and direction (FIG. 3A, B). Semi-quantitative RT-PCR analysis also confirmed that the amount of NbPDS transcript reduced by both fragments was similar (FIG. 3A, B). The above results confirm that the VIGS efficiency in the tobacco is not affected by the insert length and direction of ~ 200-350 bp.

유전자 침묵이 일어나는 정확한 위치를 결정하기 위하여, 이전에 Zhang 등(2010, Plant physiol. 153: 52-65)에 의해 기술된 마커 유전자-보조 침묵 방법(marker gene-assisted silencing)을 수행하였다. 이를 위해, 각각의 pT2C2ASNbPDS215와 pT2C2ASNbPDS215a에 GFP를 삽입하여 제조한 pT2C2ASGFPNbPDS215 및 pT2C2ASGFPNbPDS215a를 사용하였다. TC2ASGFPNbPDS(pTRSR1+pT2C2ASNbPDS)-접종 담배는 접종 후 7일부터 14일째에서 GFP 형광이 관찰되었으며 접종 후 17일 이후 약한 백화 현상이 나타났다(도 4). 상기 결과에 따르면 마커 유전자의 발현과 내재적 유전자의 침묵이 TRSV-기반 벡터에 의해서 동시에 일어나지 않으므로, 마커-유전자 보조 침묵이 본 시스템에서 실현 용이하지 않을 것으로 예상된다.
To determine the exact location of gene silencing, a marker gene-assisted silencing method previously described by Zhang et al. (2010, Plant physiol. 153: 52-65) was performed. For this purpose, pT2C2ASGFPNbPDS215 and pT2C2ASGFPNbPDS215a prepared by inserting GFP into each of pT2C2ASNbPDS215 and pT2C2ASNbPDS215a were used. GFP fluorescence was observed from day 7 to 14 after inoculation of the tobacco inoculated with TC2ASGFPNbPDS (pTRSR1 + pT2C2ASNbPDS) and weak bleaching occurred after 17 days of inoculation (FIG. 4). Based on the above results, it is expected that marker-gene assisted silencing will not be feasible in this system, since the expression of the marker gene and the silencing of the endogenous gene do not occur simultaneously by TRSV-based vectors.

실시예 3. TRSV-기반 재조합 벡터의 애기장대 내 Example 3. In vitro transcription of TRSV-based recombinant vectors PDS PDS 유전자 침묵 확인Confirm gene silencing

TRSV는 애기장대 생태형에 따라 변이가 다양하게 나타났다. 예를 들어 애기장대 Col-0은 가시적인 병증이 나타나지 않는 반면, Estland는 치명적 전신성 괴사(lethal systemic necrosis, LSN)가 나타났다. TRSV showed variation depending on the Arabidopsis ecology. For example, Arabidopsis Col-0 did not show visible signs of disease, while Estland showed lethal systemic necrosis (LSN).

본 실험에서는 애기장대 Col-0 유래 PDS 유전자의 250 bp 단편을 센스 및 안티센스 방향으로 pT2S의 SnaBI 사이트에 삽입된 pT2SAtPDS를 제조하였다. TSAtPDS(pTRSR1+pT2AtPDS)-접종 후 5일 또는 6일된 담배 잎로부터의 즙액으로 애기장대 Col-0를 접종하였으며, 접종된 애기장대는 병징이 거의 나타나지 않았다. In this experiment, a 250 bp fragment of the PDS gene derived from Arabidopsis Col-0 was inserted into the Sna BI site of pT2S in the sense and antisense direction to prepare pT2SAtPDS. TSAtPDS (pTRSR1 + pT2AtPDS) - Inoculated with Arabidopsis Col-0 with the juice from tobacco leaves 5 or 6 days after inoculation, and the inoculated Arabidopsis showed little symptoms.

접종 7일 또는 8일에 줄기와 새로 발달하는 잎에서 백화현상를 관찰하였다. 즙액 접종 2주 후 TSAtPDS(pTRSR1+pT2AtPDS)-접종 애기장대의 대부분의 줄기와 꽃받침에서 백화 현상이 관찰되었다(도 5A, B). 상기 PDS 침묵 표현형은 6주까지 지속되었으며, 백색 실리크가 형성됨을 확인하였다(도 5C, D). 그 후로 유전자 침묵 회복이 진행되면서 줄기의 상단부에 녹색의 실리크가 생성되었다. 센스 방향 및 안티센스 방향의 DNA 단편 모두 유전자 침묵 현상이 유사함을 확인하였다. 또한, TSAtPDS(pTRSR1+pT2AtPDS)-접종 애기장대의 AtPDS 유전자 발현 감소는 semi-q RT-PCR 방법으로 확인하였다(도 5E).
On the 7th or 8th day of inoculation, whitening was observed in stems and newly developed leaves. After 2 weeks of juice inoculation TSAtPDS (pTRSR1 + pT2AtPDS) - inoculation was observed in most stems and calyxes of Arabidopsis thaliana (Fig. 5A, B). The PDS silent phenotype lasted up to 6 weeks, confirming the formation of white silica (Fig. 5C, D). Thereafter, as the gene silencing recovery progressed, a green silica was formed at the top of the stem. It was confirmed that gene silencing phenomenon is similar in both sense and antisense DNA fragments. In addition, the reduction of AtPDS gene expression in TSAtPDS (pTRSR1 + pT2AtPDS) -involved Arabidopsis thaliana was confirmed by semi-q RT-PCR (Fig. 5E).

실시예Example 4. 오이류(cucurbits) 내 TRSV cDNA 감염성 클론의 아그로인필트레이션 확인 4. Agroinfiltration confirmation of TRSV cDNA infectious clone in cucurbits

오이류 TRSV cDNA 클론의 생물학적 활성에 대해 이전에 보고된 바가 없어서 본 실험에서 확인하였다. 5종의 오이류(멜론, 참외, 오이, 수박, 호박)의 떡잎에 TRSV cDNA 클론(pTRSR1+pTRSR2)을 접종하였다. TRSV-접종 멜론과 참외의 경우 접종 후 7일부터 2본엽(2nd true leaf)에서 미세 원형 스팟이 나타났으며 그 후 14일째 4본엽에서 약한 병징이 나타났다. TRSV-접종 오이는 2본엽에서 접종 후 10일 이후에 미세한 모틀링(mottling)을 보이는 것을 제외하고 병징이 거의 나타나지 않았다. Oysters TRSV The biological activity of the cDNA clone has not been previously reported and has been confirmed in this experiment. Five kinds of cucumber (melon, melon, cucumber, watermelon, pumpkin) cDNA clone (pTRSR1 + pTRSR2) was inoculated. In the case of TRSV-inoculated melon and melon, a micro-circular spot appeared on 2 nd true leaf from 7th day after inoculation, and a weak symptom appeared on 4th leaf after 14th day. The TRSV-inoculated cucumber showed little symptom except for fine mottling after 10 days of inoculation in the two leaflets.

멜론, 참외 및 오이에서의 TRSV의 전신성 감염(systemic infection)은 RT-PCR 방법으로 확인하였다. 반면 RT-PCR 방법으로 확인 결과, 수박과 호박에서 아그로인필트레이션 또는 잎-즙액 접종 방법은 성공하지 못하였다. 이는 아그로인필트레이션 방법을 통해서는 멜론, 참외 및 오이가 접종될 수 있음을 확인하였다.
Systemic infections of TRSV in melon, melon and cucumber were identified by RT-PCR. On the other hand, as a result of the RT-PCR method, the method of agroinfiltration or leaf-juice in watermelon and amber did not succeed. It was confirmed that melon, melon and cucumber could be inoculated through the agroinfiltration method.

실시예 5. TRSV-기반 재조합 벡터의 오이류(cucurbits) 내 Example 5. Construction of TRSV-based recombinant vectors in cucurbits PDS PDS 유전자 침묵 확인Confirm gene silencing

오이류에서 VIGS를 확인하기 위하여, pT2S 벡터에 CuPDS 유전자를 센스 또는 안티센스 방향으로 삽입하여 pT2SCuPDS벡터를 제조하였다. 유전자 침묵 현상을 확인하기 위하여, 본 실시예 4 결과에서 확인된 바와 같이 멜론, 참외 및 오이를 대상으로 하여 TSCuPDS(pTRSR1+pT2SCuPDS)를 접종하였다. 멜론과 참외의 경우에는 떡잎에 접종 후 10일에 3본엽(3rd true leaf)에서 부분적인 백화 현상이 나타났으며, 오이의 경우에는 20일에 4본엽 또는 5본엽에서 유사 현상이 나타났다. 이어 상기 침묵된 식물체는 완전히 백화된 신엽, 엽병, 꽃잎, 꽃받침, 덩굴손(tendrils)까지 형성하였다(도 6A, 7B). 멜론과 참외는 CuPDS 유전자 침묵의 표현형을 1달 가량 지속하였으나, 열매 발달 전에 유전자 침묵으로부터 회복되었다. 오이의 경우에는 TRSV-매개 VIGS가 식물에 계속 지속되었다. TS- 및 TSCuPDS-접종 오이 식물체에서는 TRSV 감염으로 인하여 하위 마디의 열매가 자라지 못하였다. TSCuPDS-접종 오이는 TS-접종 식물보다 빨리 죽었으며, 상위 마디에서 열매가 하나 또는 전혀 발달하지 않았다. 상기 발달된 열매의 경우에는 부분적으로 백화 현상이 나타나며 형태가 비틀어져 있었다(도 7C). Semi-q RT-PCR 분석 결과에서는 TSCuPDS-접종 식물의 침묵된 잎에서 CuPDS mRNA가 현저하게 감소됨을 확인하였다(도 6B).
To identify VIGS in the oocyte , the pT2S vector was loaded with CuPDS The pT2SCuPDS vector was prepared by inserting the gene in sense or antisense orientation. In order to confirm the gene silencing phenomenon, TSCuPDS (pTRSR1 + pT2SCuPDS) was inoculated with melon, melon and cucumber as confirmed in the results of Example 4. In the case of melon and melon, partial whitening occurred on 3 rd true leaf on 10th day after inoculation on cotyledon. In case of cucumber, 4th or 5th leaf showed similar phenomenon on 20th day. The silent plants then formed completely whitened new leaves, petioles, petals, calyxes, and tendrils (Figs. 6A and 7B). Melon and melon persists the phenotype of CuPDS gene silencing for a month, but recovered from gene silencing before fruit development. In the case of cucumber, TRSV-mediated VIGS persisted in the plant. In the TS- and TSCuPDS-inoculated cucumber plants, the fruit of the sub-node did not grow due to TRSV infection. TSCuPDS-inoculated cucumber died faster than TS-inoculated plants, and one or no fruit developed in the upper node. In the case of the developed fruit, whitening occurred partially and the shape was twisted (FIG. 7C). Semi-q RT-PCR analysis showed that CuPDS mRNA was significantly reduced in silenced leaves of TSCuPDS-inoculated plants (Fig. 6B).

실시예Example 6. TRSV-기반 재조합 벡터의 콩류(legume species) 내  6. In the legume species of TRSV-based recombinant vectors PDS PDS 유전자 침묵 확인Confirm gene silencing

이전 연구에서는 애기장대와 대두를 직접 TRSV cDNA 감염성 클론으로 아그로인필트레이션하는 방법이 성공하지 못하고, 감염성 클론-접종 담배의 즙액을 기계적으로 접종하는 방법이 수행되었다.In previous studies, the method of agroinophilization of Arabidopsis and soybeans directly with TRSV cDNA infectious clones was unsuccessful and a method of mechanically inoculating the juice of infectious clone-inoculated tobacco was performed.

콩류에서 VIGS를 확인하기 위하여, pT2S벡터 SnaBI 사이트에 GmPDS 유전자의 209-bp 단편를 센스 또는 안티센스 방향으로 삽입하여 pT2SGmPDS 벡터를 제조하였다. 상기 제조된 벡터를 담배에 접종하여 6일째에 즙액을 준비하여 대두 품종인 '윌리암스 82'('Williams 82')와 야생형의 단소엽(unifoliolate leaves)에 기계적 접종을 하였다. TSGmPDS(pTRSR1+pT2SGmPDS)-접종 대두 식물에서는 접종 후 14일에 접종엽 상위의 2삼출엽(2nd trifoliolate leaf) 또는 3삼출엽(3th trifoliolate leaf)에서 점차적으로 백화 표현형이 나타났다. 이후 백화 표현형이 완전해지며, 신엽과 겹눈까지도 확장되었다(도 8). TSGmPDS-접종 야생형은 꼬투리를 관찰할 수 없었다. Semi-q RT-PCR 분석 결과에서는 TSGmPDS-접종 24일째의 야생형과 45일째의 '윌리암스 82' 식물체의 침묵된 잎에서 GmPDS mRNA가 현저하게 감소됨을 확인하였다(도 8B). To identify VIGS in the legumes, a pT2SGmPDS vector was prepared by inserting a 209-bp fragment of the GmPDS gene in the sense or antisense orientation into the pT2S vector Sna BI site. The prepared vector was inoculated on tobacco and the juice was prepared on the sixth day and mechanically inoculated into the soybean variety 'Williams 82' (Williams 82 ') and wild type unifoliolate leaves. TSGmPDS (pTRSR1 pT2SGmPDS +) - inoculated soybean plants in the bleaching phenotypes appeared in 14 days after inoculation in inoculated gradually leaves the upper lobe of the second effusion (2 nd trifoliolate leaf) or 3 effusion lobe (3 th trifoliolate leaf). Afterwards, the white pigment phenotype became complete and expanded to the monocyte and compound eyes (Fig. 8). The TSGmPDS-inoculated wild type could not observe the pod. Semi-q RT-PCR analysis showed that the GmPDS mRNA was significantly reduced in the wild type on the 24th day of TSGmPDS-inoculation and in the silent leaves of the 'Williamsa 82' plant on the 45th day (FIG. 8B).

<110> Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology <120> TRSV recombinant vector and uses thereof <130> PN15397 <160> 32 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 4105 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> TRSV RNA2 cassette <400> 1 ttgaaaattc tctcacaggg ttccggttac gttgttcttt tactctcttt ttattttaat 60 tgttcaaaat tgcgattctg aagcttccta ctttctggtg cccgcatttt ctctctgctc 120 cgatggagcc cctcttatgg cacgttgatg ccaccactcc ttcccacatc caggctctcc 180 agtcagggtc tctccctcct gcttctccgg ccgcggctct cacccgcgtc caacgcgccc 240 tttccttctt ccggactgct gcccggaagt actgcaagca ggccgatgcg cctgacttgt 300 ttgccctggc aatgaccagg gttgctgagc acaacgacat tgtcgttgat gcaagaaatg 360 tggaacagct gttccacttt gttggccaac atgtggccaa cactgctgag cgcaaggcgc 420 tccgggctgc tcttcgtgag cagcgggctt tatttaaggc atccctgccc ggtgcctgtt 480 ttcctgctcc agctcctcca ggctggggta ttccaaaacc cccccctctt cctccacctt 540 ttgtgtggaa aggatgccgc tacaatgtgg tggcccctcc tccacgcatc ccgcaaccac 600 ctccactgcc taaatttgcg ccttttgtgc gcaacaactt 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<212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 5 cttgagaagg ggtggaagaa ct 22 <210> 6 <211> 92 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 6 gcactagtac gcgtggatcc aggcactttg aaactaagag taccgcagca tgtagggtca 60 ggtactactg tgacagcaca catcaaatga gc 92 <210> 7 <211> 111 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 7 ggatccacgc gtactagtgc gcctgcaaaa cagctcttaa actttgacct acttaagtta 60 gcaggtgacg ttgagtccaa ccctgggccc gctgtgacgg ttgttcccga t 111 <210> 8 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 8 tggtcacctg taattcacac gtgg 24 <210> 9 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 9 ctttagggac tcgtcagtgt actg 24 <210> 10 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 10 ccaaacacct acgtaaaggc at 22 <210> 11 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 11 atgcctttac gtaggtgttt tg 22 <210> 12 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 12 aaaggatcca tgagtaaagg agaag 25 <210> 13 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 13 ccgactagtt ttgtatagtt catcc 25 <210> 14 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 14 aaatacgtaa tgcagaacct gtttgg 26 <210> 15 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 15 aaatacgtag gcaagagtcc aatag 25 <210> 16 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 16 aaatacgtag ttaagtgcct ttgac 25 <210> 17 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 17 tggactctgg tgatggtgtc 20 <210> 18 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 18 cctccaatcc aaacactgta 20 <210> 19 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 19 gaggtcttcg ttgggaactg 20 <210> 20 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 20 caatggttta gttgggcgtg ag 22 <210> 21 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 21 aaatacgtat ttggggctta tcccaa 26 <210> 22 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 22 aaatacgtat ctcatccact cttgc 25 <210> 23 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 23 ttggtgatga agctcagtc 19 <210> 24 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 24 taggatagca tgagggagtg 20 <210> 25 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 25 tgtgtggatt accctagacc 20 <210> 26 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 26 ccaagctgct acctttccac 20 <210> 27 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 27 ccgtacgtaa taactggaaa gg 22 <210> 28 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 28 ccgtacgtaa accaactcta ac 22 <210> 29 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 29 aacctcctcc tcatcgtact 20 <210> 30 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 30 gacagcatca gccatgttca 20 <210> 31 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 31 gcttgccaaa ctctttcctg 20 <210> 32 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 32 gcacaaagct tcccagaaag 20

Claims (15)

TRSV(tobacco ringspot virus) RNA2의 P2A(protein 2A) 코딩 유전자; MP(movement protein) 코딩 유전자; MP(movement protein) 코딩 유전자 및 CP(coat protein) 코딩 유전자 사이의 절단부위(cleavage site); 상기 절단부위의 하부에 위치하는 발현시키고자 하는 외래 유전자를 삽입할 수 있는 MCS1(multiple cloning site1); 상기 MCS1의 하부에 위치하는 자가 절단성 펩티드를 코딩하는 서열; CP(coat protein) 코딩 유전자; CP의 하부에 위치하는 침묵시키고자 하는 목적 유전자를 삽입할 수 있는 MCS2(multiple cloning site2);을 포함하는 카세트를 포함하는 TRSV RNA2 재조합 벡터.P2A (protein 2A) coding gene of TRSV (tobacco ringspot virus) RNA2; A movement protein (MP) coding gene; A cleavage site between a movement protein (MP) coding gene and a CP (coat protein) coding gene; MCS1 (multiple cloning site1), which is located at the lower part of the cleavage site and can insert a foreign gene to be expressed; A sequence encoding a self-cleaving peptide located under the MCS1; A coat protein (CP) coding gene; A multiple cloning site 2 (MCS2) capable of inserting a target gene to be silenced located at the bottom of the CP. 제1항에 있어서, 상기 카세트는 서열번호 1의 염기 서열로 이루어진 것을 특징으로 하는 재조합 벡터.2. The recombinant vector according to claim 1, wherein the cassette comprises the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. 제1항에 있어서, 상기 발현시키고자 하는 외래 유전자는 유용 단백질을 코딩하는 핵산 서열인 것을 특징으로 하는 재조합 벡터.The recombinant vector according to claim 1, wherein the foreign gene to be expressed is a nucleic acid sequence encoding a useful protein. 제1항에 있어서, 상기 침묵시키고자 하는 목적 유전자는 센스 또는 안티센스 방향으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 재조합 벡터.2. The recombinant vector according to claim 1, wherein the target gene to be silenced is inserted in a sense or antisense direction. (1) TRSV(tobacco ringspot virus) RNA1의 폴리프로테인(polyprotein) 코딩 유전자를 포함하는 TRSV RNA1 재조합 벡터를 제조하는 단계;
(2) 제1항의 TRSV RNA2 재조합 벡터에 발현시키고자 하는 외래 유전자를 MCS1(multiple cloning site1)에 삽입하여 TRSV RNA2 재조합 벡터를 제조하는 단계;
(3) 상기 (1) 및 (2) 단계에서 제조된 각각의 재조합 벡터로 아그로박테리움을 형질전환하여 각각의 형질전환체를 얻는 단계; 및
(4) 상기 각각의 아그로박테리움 형질전환체의 혼합액을 식물체에 인필트레이션(infiltration) 또는 즙액 접종(sap inoculation)하는 단계;를 포함하는 식물체 내에서의 외래 유전자를 과발현시키는 방법.
(1) preparing a TRSV RNA1 recombinant vector containing a polyprotein coding gene of TRSV (tobacco ringspot virus) RNA1;
(2) preparing a TRSV RNA2 recombinant vector by inserting a foreign gene to be expressed in the TRSV RNA2 recombinant vector of claim 1 into MCS1 (multiple cloning site 1);
(3) transforming Agrobacterium with the respective recombinant vectors prepared in the above steps (1) and (2) to obtain respective transformants; And
(4) infiltrating or sapinoculating a mixture of the respective Agrobacterium-containing transformants to the plant; and (5) overexpressing the foreign gene in the plant.
제5항에 있어서, 상기 TRSV(tobacco ringspot virus) RNA1의 폴리프로테인(polyprotein) 코딩 유전자는 서열번호 2의 염기 서열로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.6. The method according to claim 5, wherein the polyprotein coding gene of the TRSV (tobacco ringspot virus) RNA1 comprises the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2. 제5항에 있어서, 상기 식물체는 담배, 애기장대, 박과식물 및 콩과 식물로 이루어진 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.6. The method according to claim 5, wherein the plant is selected from the group consisting of tobacco, Arabidopsis, poultry, and leguminous plants. (1) TRSV(tobacco ringspot virus) RNA1의 폴리프로테인(polyprotein) 코딩 유전자를 포함하는 TRSV RNA1 재조합 벡터를 제조하는 단계;
(2) 제1항의 TRSV RNA2 재조합 벡터에 침묵시키고자 하는 목적 유전자를 MCS2(multiple cloning site2)에 삽입하여 TRSV RNA2 재조합 벡터를 제조하는 단계;
(3) 상기 (1) 및 (2) 단계에서 제조된 각각의 재조합 벡터로 아그로박테리움을 형질전환하여 각각의 형질전환체를 얻는 단계; 및
(4) 상기 각각의 아그로박테리움 형질전환체의 혼합액을 식물체에 인필트레이션(infiltration) 또는 즙액 접종(sap inoculation)하는 단계;를 포함하는 식물체 내에서의 목적 유전자를 침묵시키는 방법.
(1) preparing a TRSV RNA1 recombinant vector containing a polyprotein coding gene of TRSV (tobacco ringspot virus) RNA1;
(2) preparing a TRSV RNA2 recombinant vector by inserting a target gene to be silenced in the TRSV RNA2 recombinant vector of claim 1 into MCS2 (multiple cloning site 2);
(3) transforming Agrobacterium with the respective recombinant vectors prepared in the above steps (1) and (2) to obtain respective transformants; And
(4) infiltration or sap inoculation of the mixture of the respective Agrobacterium-containing transformants into a plant; and silencing the desired gene in the plant.
(1) TRSV(tobacco ringspot virus) RNA1의 폴리프로테인(polyprotein) 코딩 유전자를 포함하는 TRSV RNA1 재조합 벡터를 제조하는 단계;
(2) 제1항의 TRSV RNA2 재조합 벡터에 발현시키고자 하는 외래 유전자를 MCS1(multiple cloning site1)에 삽입하고, 침묵시키고자 하는 목적 유전자를 MCS2(multiple cloning site2)에 삽입하여 TRSV RNA2 재조합 벡터를 제조하는 단계;
(3) 상기 (1) 및 (2) 단계에서 제조된 각각의 재조합 벡터로 아그로박테리움을 형질전환하여 각각의 형질전환체를 얻는 단계; 및
(4) 상기 각각의 아그로박테리움 형질전환체의 혼합액을 식물체에 인필트레이션(infiltration) 또는 즙액 접종(sap inoculation)하는 단계;를 포함하는 식물체 내에서의 외래 유전자를 과발현시키고 목적 유전자를 침묵시키는 방법.
(1) preparing a TRSV RNA1 recombinant vector containing a polyprotein coding gene of TRSV (tobacco ringspot virus) RNA1;
(2) A foreign gene to be expressed in the TRSV RNA2 recombinant vector of claim 1 is inserted into MCS1 (multiple cloning site 1), and the desired gene to be silenced is inserted into MCS2 (multiple cloning site 2) to prepare a TRSV RNA2 recombinant vector ;
(3) transforming Agrobacterium with the respective recombinant vectors prepared in the above steps (1) and (2) to obtain respective transformants; And
(4) infiltrating or sapinoculating a mixture of each of the above Agrobacterium transformants to a plant, and overexpressing the foreign gene in the plant and silencing the target gene Way.
(1) TRSV(tobacco ringspot virus) RNA1의 폴리프로테인(polyprotein) 코딩 유전자를 포함하는 TRSV RNA1 재조합 벡터를 제조하는 단계;
(2) 제1항의 TRSV RNA2 재조합 벡터에 발현시키고자 하는 외래 유전자를 MCS1(multiple cloning site1)에 삽입하여 TRSV RNA2 재조합 벡터를 제조하는 단계;
(3) 상기 (1) 및 (2) 단계에서 제조된 각각의 재조합 벡터로 아그로박테리움(Agrobacterium)를 형질전환하여 각각의 형질전환체를 얻는 단계; 및
(4) 상기 각각의 아그로박테리움(Agrobacterium) 형질전환체의 혼합액을 식물체에 인필트레이션(infiltration) 또는 즙액 접종(sap inoculation)하는 단계;를 포함하는 외래 유전자가 과발현된 식물체의 제조방법.
(1) preparing a TRSV RNA1 recombinant vector containing a polyprotein coding gene of TRSV (tobacco ringspot virus) RNA1;
(2) preparing a TRSV RNA2 recombinant vector by inserting a foreign gene to be expressed in the TRSV RNA2 recombinant vector of claim 1 into MCS1 (multiple cloning site 1);
(3) transforming Agrobacterium with each of the recombinant vectors prepared in the above steps (1) and (2) to obtain transformants; And
(4) infiltrating or sapinoculating a mixture of each of the above Agrobacterium transformants to a plant, wherein the foreign gene is overexpressed.
제10항의 방법에 의해 제조된 외래 유전자가 과발현된 식물체.A plant overexpressed with a foreign gene produced by the method of claim 10. (1) TRSV(tobacco ringspot virus) RNA1의 폴리프로테인(polyprotein) 코딩 유전자를 포함하는 TRSV RNA1 재조합 벡터를 제조하는 단계;
(2) 제1항의 TRSV RNA2 재조합 벡터에 침묵시키고자 하는 목적 유전자를 MCS2(multiple cloning site2)에 삽입하여 TRSV RNA2 재조합 벡터를 제조하는 단계;
(3) 상기 (1) 및 (2) 단계에서 제조된 각각의 재조합 벡터로 아그로박테리움(Agrobacterium)를 형질전환하여 각각의 형질전환체를 얻는 단계; 및
(4) 상기 각각의 아그로박테리움(Agrobacterium) 형질전환체의 혼합액을 식물체에 인필트레이션(infiltration) 또는 즙액 접종(sap inoculation)하는 단계;를 포함하는 목적 유전자가 침묵된 식물체의 제조방법.
(1) preparing a TRSV RNA1 recombinant vector containing a polyprotein coding gene of TRSV (tobacco ringspot virus) RNA1;
(2) preparing a TRSV RNA2 recombinant vector by inserting a target gene to be silenced in the TRSV RNA2 recombinant vector of claim 1 into MCS2 (multiple cloning site 2);
(3) transforming Agrobacterium with each of the recombinant vectors prepared in the above steps (1) and (2) to obtain transformants; And
(4) infiltrating or sapinoculating a mixture of each of the above Agrobacterium transformants to a plant, wherein the target gene is silenced.
제12항의 방법에 의해 제조된 목적 유전자가 침묵된 식물체.A plant in which the objective gene produced by the method of claim 12 is silenced. (1) TRSV(tobacco ringspot virus) RNA1의 폴리프로테인(polyprotein) 코딩 유전자를 포함하는 TRSV RNA1 재조합 벡터를 제조하는 단계;
(2) 제1항의 TRSV RNA2 재조합 벡터에 발현시키고자 하는 외래 유전자를 MCS1(multiple cloning site1)에 삽입하고, 침묵시키고자 하는 목적 유전자를 MCS2(multiple cloning site2)에 삽입하여 TRSV RNA2 재조합 벡터를 제조하는 단계;
(3) 상기 (1) 및 (2) 단계에서 제조된 각각의 재조합 벡터로 아그로박테리움을 형질전환하여 각각의 형질전환체를 얻는 단계; 및
(4) 상기 각각의 아그로박테리움 형질전환체의 혼합액을 식물체에 인필트레이션(infiltration) 또는 즙액 접종(sap inoculation)하는 단계;를 포함하는 외래 유전자가 과발현되고, 목적 유전자가 침묵된 식물체의 제조방법.
(1) preparing a TRSV RNA1 recombinant vector containing a polyprotein coding gene of TRSV (tobacco ringspot virus) RNA1;
(2) A foreign gene to be expressed in the TRSV RNA2 recombinant vector of claim 1 is inserted into MCS1 (multiple cloning site 1), and the desired gene to be silenced is inserted into MCS2 (multiple cloning site 2) to prepare a TRSV RNA2 recombinant vector ;
(3) transforming Agrobacterium with the respective recombinant vectors prepared in the above steps (1) and (2) to obtain respective transformants; And
(4) infiltration or sap inoculation of the mixed solution of each of the above Agrobacterium transformants into plants, and (4) overexpressing the foreign gene comprising the step of infiltrating or sapinoculating the plant, Way.
제14항의 방법에 의해 제조된 외래 유전자가 과발현되고, 목적 유전자가 침묵된 식물체.14. A plant wherein the foreign gene produced by the method of claim 14 is overexpressed and the gene of interest is silenced.
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