KR101825960B1 - Root―specific promoter derived from Oryza sativa and use thereof - Google Patents

Root―specific promoter derived from Oryza sativa and use thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101825960B1
KR101825960B1 KR1020160148994A KR20160148994A KR101825960B1 KR 101825960 B1 KR101825960 B1 KR 101825960B1 KR 1020160148994 A KR1020160148994 A KR 1020160148994A KR 20160148994 A KR20160148994 A KR 20160148994A KR 101825960 B1 KR101825960 B1 KR 101825960B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
promoter
expression
rice
osgasa1
root
Prior art date
Application number
KR1020160148994A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
윤인선
김범기
권택윤
박기홍
한혜주
정승미
Original Assignee
대한민국
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 대한민국 filed Critical 대한민국
Priority to KR1020160148994A priority Critical patent/KR101825960B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101825960B1 publication Critical patent/KR101825960B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8216Methods for controlling, regulating or enhancing expression of transgenes in plant cells
    • C12N15/8222Developmentally regulated expression systems, tissue, organ specific, temporal or spatial regulation
    • C12N15/8223Vegetative tissue-specific promoters
    • C12N15/8227Root-specific
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8201Methods for introducing genetic material into plant cells, e.g. DNA, RNA, stable or transient incorporation, tissue culture methods adapted for transformation
    • C12N15/8202Methods for introducing genetic material into plant cells, e.g. DNA, RNA, stable or transient incorporation, tissue culture methods adapted for transformation by biological means, e.g. cell mediated or natural vector
    • C12N15/8205Agrobacterium mediated transformation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8242Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits
    • C12N15/8257Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits for the production of primary gene products, e.g. pharmaceutical products, interferon

Abstract

The present invention relates to a root-specific promoter derived from Oryza sativa and to uses thereof, and more specifically, to an OsGASA1 promoter, which specifically induces the expression of a target gene in an Oryza sativa seedling meristem, particularly, in root tissues, to a recombinant expression vector containing the promoter, to a method for producing a transgenic plant using the recombinant expression vector, and to a plant transformed by the method. By using the OsGASA1 promoter specifically expressed in the Oryza sativa seedling meristem particularly, in root tissues, it is possible to specifically express the target gene and to usefully use the same for growth regulation.

Description

벼 유래 뿌리 특이적 프로모터 및 이의 용도{Root―specific promoter derived from Oryza sativa and use thereof}Root-Specific Root-Specific Promoters and Their Uses {Root-specific promoter derived from Oryza sativa and use thereof}

본 발명은 벼(Oryza sativa) 유래 뿌리 특이적 프로모터 및 이의 용도에 관한 것으로, 보다 상세하게는 목적유전자를 벼 유묘의 분열조직, 특히 뿌리 조직에서 특이적으로 발현을 유도하는 OsGASA1 프로모터, 상기 프로모터를 포함하는 재조합 발현 벡터, 상기 재조합 발현 벡터를 이용한 형질전환 식물체의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 형질전환된 식물체에 관한 것이다.The present invention relates to a root-specific promoter derived from rice ( Oryza sativa ) and a use thereof, and more particularly, to a method for promoting the expression of a OsGASA1 promoter which specifically induces expression in a cleavage structure of rice seedlings, A recombinant expression vector containing the recombinant expression vector, a method for producing a transformed plant using the recombinant expression vector, and a plant transformed by the method.

최근 들어 유전공학 기술이 발달함에 따라 식물의 형질을 개량시키고자 하는 많은 연구가 진행되고 있다. 특히, 목적 유용 유전자를 형질전환 식물체로부터 얻고자 하는 기술들에 대해 많은 관심이 대두 되고 있는데 이러한 목적 유용 유전자를 형질전환 식물체에서 발현시키고자 할 때 유전자 발현에 관여하는 프로모터(promoter)가 요구된다.Recently, as the genetic engineering technology has developed, many researches have been carried out to improve the characteristics of plants. In particular, there is much interest in techniques for obtaining a useful gene from a transgenic plant. A promoter involved in expression of the gene is required when the desired gene is expressed in a transgenic plant.

일반적으로 프로모터란 유전자가 언제 어디서 어느 정도 발현할 것인가를 결정하는 작용을 하는 염기서열, 즉, 유전자의 발현을 조절하는 기능을 갖는 조절영역의 일종이다. 그동안 끊임없는 연구들을 통해 수많은 종류의 프로모터들이 밝혀진 바 있다. 종래 보고된 프로모터들은 상시적으로 발현을 유도하는 프로모터 및 시간 또는 위치 특이적으로 발현을 유도하는 프로모터 등 그 특징 및 기능에 따라 구분되어 질 수 있다. In general, a promoter is a kind of regulatory region having a function of regulating the expression of a nucleotide sequence, that is, a gene, which determines when and where a gene is to be expressed. Numerous types of promoters have been identified through endless research. Conventionally reported promoters can be classified according to their features and functions such as a promoter that induces expression at all times and a promoter that induces expression in time or position specific manner.

보다 구체적으로 살펴보면, 첫째로 발현 양을 최대화할 수 있는 강한 프로모터를 들 수 있다. 이는 목적 유전자의 발현량을 최대화하는데 이용되는 프로모터로써 초기에 많이 개발되었으며, 꽃양배추 모자이크 바이러스의 35S RNA 유전자의 프로모터(P35S) 및 벼의 액틴(actin) 유전자 프로모터가 대표적이다. 이들은 식물의 형질전환 시 선발 마커로 이용되는 항생제 저항성 유전자, 식물의 병충해 억제 유전자 또는 식물을 이용한 물질 생산 등의 목적으로 주로 사용되고 있다.More specifically, the first is a strong promoter capable of maximizing the expression level. This was initially developed as a promoter that is used to maximize the expression level of the target gene, and is representative of the 35S RNA gene promoter (P35S) of flower cabbage mosaic virus and the actin gene promoter of rice. They are mainly used for the purpose of production of antibiotic resistance genes used as selection markers in the transformation of plants, genes for inhibiting insect pests of plants, or plants.

둘째로, 발현 시기를 제한하는 프로모터를 들 수 있다. 이는 목적 유전자의 발현을 식물 발달 단계 중 특별한 시기에만 국한시키는 프로모터로서 많은 예들이 보고되어 있다. 예를 들어, 개화에 관련된 유전자들의 프로모터는 개화기에만 유전자를 발현시키며, 각종 생물학적(biotic) 또는 비생물학적(abiotic) 자극에 의하여 발현되는 유전자들의 프로모터들도 시기를 조절하는 프로모터에 포함시킬 수 있다.Second, promoters that limit the time of expression can be mentioned. This has been reported as a promoter that restricts the expression of a gene of interest only to a specific stage of the developmental stage of the plant. For example, promoters of genes involved in flowering can express genes only during the flowering season, and promoters of genes expressed by various biotic or abiotic stimuli can be included in the timing-regulated promoters.

셋째로, 발현 조직을 제한하는 조직 특이적인 프로모터를 들 수 있다. 이는 목적 유전자의 발현을 식물체의 특별한 조직에만 국한시켜 형질전환 목적을 달성하는데 이용되는 프로모터들이다. 이러한 조직 특이적인 발현을 유도하는 프로모터들은 사용하고자 하는 다양한 목적에 따라서 식물체의 각 조직에 대하여 많은 예가 보고된 바 있다.Third, tissue-specific promoters that limit expressed tissue are examples. This is the promoters that are used to achieve the transfection purpose by limiting the expression of the desired gene only to specific tissues of the plant. A number of examples of promoters inducing such tissue-specific expression have been reported for each tissue of a plant according to various purposes to be used.

특히, 상기와 같이 기능 및 특징에 따라 구분되어진 프로모터들 중 조직 특이적인 발현을 유도하는 프로모터들은 식물체 내에서 발현되는 조직에 따라 다시 다음과 같이 분류되고 있다. In particular, the promoters inducing tissue-specific expression among the promoters classified according to functions and characteristics are classified as follows according to the tissues expressed in the plant.

첫째로, 전신 발현 유도 프로모터를 들 수 있다. 식물체 전신에서 발현을 유도하는 프로모터로는 발현 양을 최대화하는데 이용되는 프로모터이기도 한 꽃양배추 모자이크 바이러스(CaMV: cauliflower mosaic virus)의 35S RNA 유전자의 프로모터가 대표적인 쌍자엽 식물용 프로모터로 사용되고 있으며, 벼 등의 외떡잎식물용 전신발현 유도 프로모터로는 벼 액틴(actin) 및 옥수수 유비퀴틴(ubiquithin) 유전자의 프로모터들이 주로 이용되고 있고, 최근에는 벼 시토크롬 C유전자(OsOc1)의 프로모터가 개발된 바 있다(대한민국 등록특허 제0429335호). 이들도 상기 발현 양을 최대화하는 프로모터와 동일하게 형질전환 시 선발 마커로 이용되는 항생제나 제초제 저항성 유전자 및 리포터 유전자의 발현을 유도하는 목적으로 사용되고 있으며, 연구적인 측면에서 목적하는 유전자의 식물체내 기능을 밝히고자 시도할 때 우선적으로 고려되는 프로모터들이다.First, a systemic expression-inducible promoter can be mentioned. As a promoter that induces expression in plant whole body, a promoter of 35S RNA gene of cauliflower mosaic virus (CaMV), which is also a promoter used to maximize expression amount, is used as a representative promoter for a dicotyledonous plant. Promoters of rice actin and maize ubiquitin genes have been mainly used as promoters for systemic expression of camphor plants. In recent years, promoters of rice cytochrome C gene (OsOc1) have been developed 0429335). These genes are used for the purpose of inducing the expression of antibiotics, herbicide resistance genes and reporter genes used as selection markers in the transformation as in the case of the promoters maximizing the expression level. From the viewpoint of research, These are the promoters that are considered to be the priority when attempting to reveal.

둘째로, 종자 특이적 프로모터를 들 수 있다. 대표적인 예로는 벼 주요 저장 단백질 유전자의 프로모터들로서 황금쌀(golden rice) 개발에 사용된 벼 글루테린(glutelin) 프로모터가 현재까지 단자엽 식물의 종자 특이적 발현을 유도하는 경우에 많이 사용되고 있고, 쌍자엽 식물의 종자 특이적 발현을 유도하는데 주로 사용되는 프로모터로는 콩 유래 렉틴(lectin) 프로모터, 배추 유래 나핀(napin) 프로모터 및 애기장대의 종자에서 감마 토코페롤 메틸기 전이효소(γ-tocopherol methyl transferase:γ-TMT) 유전자 발현을 유도함으로써 비타민 E 생성을 증진시키는 연구에 사용된 당근 유래 DC-3 프로모터 및 들깨 유래 올레오신(oleosin) 프로모터가 있다.Second, seed-specific promoters can be mentioned. As a representative example, the rice glutelin promoter used for the development of golden rice as promoters of rice major storage protein gene is widely used to induce seed-specific expression of monocotyledonous plants. Promoters that are mainly used to induce seed-specific expression include soybean-derived lectin promoter, cabbage-derived napin promoter and γ-tocopherol methyl transferase (γ-TMT) in Arabidopsis seeds. There are carrot-derived DC-3 promoter and perilla derived oleosin promoter used in studies to promote vitamin E production by inducing gene expression.

셋째로, 뿌리 특이 발현 프로모터로서 이는 아직까지 상용화된 사례는 없으나 애기장대 퍼옥시다제(peroxidase, prxEa)가 분리되어 뿌리 특이적 발현을 확인하였고, 최근에는 고구마 유래의 매즈 유전자(ibMADS) 및 당 유도성 에이디피 글루코즈 파이로포스파타제(ADP-glucose pyrophosphatase, AGPase) 유전자가 분리되어 해당 프로모터가 뿌리에서 특이적으로 발현을 유도하며, 당근 및 무에서는 뿌리 특이적으로 일시적 발현을 유도한다는 내용이 보고된 바 있다.Third, root-specific expression promoter has not yet been commercialized. However, root-specific expression of pyruvate peroxidase (prxEa) has been isolated and confirmed recently. In recent years, the expression of maz genes (ibMADS) It has been reported that the ADP-glucose pyrophosphatase (AGPase) gene is isolated and the corresponding promoter induces a specific expression in the root and induces root-specific transient expression in carrot and radish .

넷째로, 잎 등의 기타 조직 특이 프로모터를 들 수 있는데, 이와 관련된 프로모터로는 잎 등의 광합성 조직에서만 강력한 유전자의 발현을 유도하는 벼 및 옥수수 유래의 알비씨에스(rbcS: ribulose bisphosphate carboxylase/oxygenase small subunit) 프로모터, 토마토 유래의 과실 성숙 특이 발현 유도 피디에스(PDS: phytoene synthase) 프로모터 및 배추 꽃의 화분 특이적인 배추 유래의 올레오신(oleosin) 프로모터 등이 있다.Fourthly, there are other tissue specific promoters such as leaves. The related promoters include ribosyl bisphosphate carboxylase / oxygenase small subunit (rbcS), which induces expression of strong genes only in photosynthetic tissues of leaves and the like. ) Promoter, tomato-derived fruit maturation-specific expression-inducing phytoene synthase (PDS) promoter, and pollen-specific plant-derived cabbage-derived oleosin promoter.

이러한 종자, 뿌리 또는 잎 특이적 발현 프로모터들은 식량이나 식품 또는 식품의 원료로 사용되는 주요 작물에서 농업적 형질 개량이나 유용 단백질 축적 및 유용 물질 생성 등을 목적으로 사용이 기대되고 있다.Such seed, root or leaf-specific expression promoters are expected to be used for the purpose of improving agricultural traits, accumulating useful proteins, and producing useful substances in major crops used for food, food, or food.

그러나 상기 공지된 프로모터들, 특히 식물체에서 조직 특이적으로 발현을 유도하는 것으로 알려진 종래의 프로모터들은 조직 특이적으로 목적 유전자를 발현시킬 수 있는 장점이 있으나, 그 발현 양이 미미한 단점이 있다. 따라서 식물체 내에서 목적 유전자의 발현을 조직 특이적이면서도 대량으로 발현시킬 수 있는 유용한 새로운 프로모터의 발굴이 시급한 실정이다.However, conventional promoters known to induce tissue-specific expression in the known promoters, particularly plants, have the advantage of being capable of expressing a target gene in a tissue-specific manner, but have a disadvantage in that the expression amount thereof is insignificant. Therefore, it is urgent to find useful new promoters capable of expressing a gene of interest in a plant in a tissue-specific and large-scale expression.

이러한 배경하에서, 본 발명자들은 식물체에서 목적 유전자를 조직 특이적으로 발현시킬 수 있는 새로운 프로모터, 구체적으로 벼 유묘의 분열조직, 특히 뿌리 조직에서 목적 유전자를 특이적으로 발현시킬 수 있는 유용한 프로모터를 개발하기 위하여 예의 노력한 결과, 벼에서 목적 유전자를 뿌리 조직에 특이적으로 발현시킬 수 있는 OsGASA1 프로모터를 분리함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.Under such background, the present inventors have developed a novel promoter capable of expressing a target gene in a tissue-specific manner in a plant, specifically, a cleavage structure of a rice seedling, particularly, a useful promoter capable of specifically expressing a target gene in root tissue As a result of intensive efforts, the present invention has been accomplished by isolating the OsGASA1 promoter capable of specifically expressing a target gene in root tissue in rice.

대한민국 등록특허 제0429335호Korean Patent No. 0429335

본 발명의 목적은 식물체의 분열조직, 특히 뿌리 조직에서 목적 단백질을 특이적으로 발현하는 프로모터, 상기 프로모터를 포함하는 발현 벡터, 상기 발현 벡터로 형질전환된 형질전환체, 상기 형질전환체의 제조 방법 및 상기 프로모터와 벡터를 이용하여 목적 단백질의 발현을 유도하는 방법을 제공하기 위한 것이다. It is an object of the present invention to provide a method for producing a transformant which comprises a promoter which specifically expresses a target protein in a fissured tissue of a plant, particularly a root tissue, an expression vector containing the promoter, a transformant transformed with the expression vector, And a method for inducing the expression of a target protein using the promoter and the vector.

상기의 목적을 달성하기 위한 하나의 양태로서, 본 발명은 서열번호 1의 염기서열로 이루어지는, 식물체의 뿌리 조직에서 특이적으로 발현을 유도하는 프로모터를 제공한다.In one aspect for accomplishing the above object, the present invention provides a promoter comprising a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, which specifically induces expression in the root tissue of a plant.

본 발명에서 용어 "뿌리"란 식물의 밑동으로서 보통 땅속에 묻히거나 다른 물체에 박혀 수분과 양분을 빨아올리고 줄기를 지탱하는 작용을 하는 기관으로서, 분열조직(meristem)에 속한다. "분열조직"은 세포분열을 해서 새로운 세포를 만드는 조직을 의미한다. 분열조직은 세포분열을 하여 식물을 성장하게 하는 부분으로서, 줄기(stem)나 뿌리(root) 끝에 있는 생장점(growing point)이 이에 속한다.The term "root" in the present invention refers to a root of a plant, usually an organ that is buried in the ground or put in another object to suck up water and nutrients and to support the stem, and belongs to a meristem. "Fragmented tissue" refers to tissue that divides into cells to produce new cells. Split tissue is the part that causes cell division and growth of the plant, and it belongs to stem or growing point at the end of root.

본 발명에서 용어 "프로모터"란 구조유전자(gene)의 상부 쪽에 연결되어 있는 유전체(genome) 부위로서, 이에 연결된 구조유전자가 mRNA로 전사(transcription) 되도록 조절하는 역할을 한다. 프로모터에는 여러 일반전사인자(general transcription factor)들이 결합함으로써 활성화(activation)되는데, 보편적으로 유전자 발현을 조절하는 TATA 박스, CAAT 박스 부위, 외부 자극에 반응하여 유전자 발현에 영향을 주는 부위 및 위치와 방향에 상관없이 거의 모든 유전자의 발현을 촉진하는 인핸서 등으로 이루어져 있다. 생체의 기본대사에 필요한 단백질들은 세포 내에서 일정 농도를 유지하여야 하므로 이들의 유전자에 연결된 프로모터는 일반전사인자의 작용만으로도 항시 활성화되어 있다. 이에 반하여 평시에는 역할이 없고 특수한 상황 하에서만 기능이 요구되는 단백질들은 해당 구조유전자의 발현을 유도하는 조직 특이 프로모터(tissue specific promoter) 또는 유도성 프로모터(inducible promoter)가 연결되어 있다. 즉 조직 특이 프로모터는 생물체의 발달 과정에서, 유도성 프로모터는 주변으로부터의 환경적 요인에서 오는 외부 자극에 의해 활성화된 특이 전사인자(specific transcription factor)가 결합함으로써 활성화된다.The term "promoter" in the present invention is a genome region linked to the upper side of a structural gene, and regulates the transcription of the structural gene linked thereto to mRNA. Promoters are activated by the binding of several common transcription factors, such as the TATA box that controls gene expression, the CAAT box site, the site that affects gene expression in response to external stimuli, And an enhancer that promotes the expression of almost all of the genes regardless of the gene expression. Since proteins necessary for basic metabolism of living organisms must maintain a constant concentration in cells, the promoter linked to these genes is always activated by the action of common transcription factors. On the other hand, proteins that do not have a role in normal times and require functions only under specific circumstances are connected to a tissue specific promoter or an inducible promoter that induces the expression of the structural gene. In other words, tissue specific promoters are activated by the binding of specific transcription factors activated by external stimuli from environmental factors from the environment in the developmental process of the organism.

본 발명의 프로모터는 식물체의 특정 부위, 특히 식물체의 뿌리 조직에서만 특이적으로 발현을 유도하는 프로모터로, 서열번호 1의 염기서열을 가지나 상기 서열과 80% 이상의 상동성을 가지는 서열, 바람직하게는 90% 이상의 상동성, 더 바람직하게는 95% 이상의 상동성, 보다 더 바람직하게는 98% 이상의 상동성, 가장 바람직하게는 99% 이상의 상동성을 나타내는 서열로서, 실질적으로 동일하거나 상응하는 생물학적 활성을 갖는 염기를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 상동성을 갖는 서열로서 실질적으로 동일하거나 상응하는 생물학적 활성을 갖는 염기서열이라면, 일부 서열이 결실, 변형, 치환 또는 부가된 염기서열을 갖는 프로모터도 본 발명의 범위에 포함됨은 자명하다.The promoter of the present invention is a promoter which specifically induces expression only in a specific part of a plant, particularly in a root tissue of a plant, and has a sequence having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 but having a homology of 80% or more with the above sequence, Or more homology, more preferably at least 95% homology, even more preferably at least 98% homology, and most preferably at least 99% homology to a sequence having substantially the same or corresponding biological activity Base. ≪ / RTI > In addition, it is obvious that the promoter having a base sequence in which some sequences are deleted, modified, substituted or added is also included in the scope of the present invention if it is a base sequence having substantially the same or corresponding biological activity as a sequence having such homology.

본 발명에 있어 "상동성"이란 야생형(wild type) 염기서열과의 유사한 정도를 나타내기 위한 것으로서, 본 발명의 염기서열과 상기와 같은 퍼센트 이상의 동일한 서열을 가지는 서열을 포함할 수 있다. 이러한 상동성의 비교는 육안으로나 구입이 용이한 비교 프로그램을 이용하여 수행할 수 있다. 시판되는 컴퓨터 프로그램은 2개 이상의 서열 간의 상동성을 백분율(%)로 계산할 수 있으며, 상동성(%)은 인접한 서열에 대해 계산될 수 있다.In the present invention, the term "homology" refers to a degree of similarity to a wild-type base sequence, and may include a sequence having the same sequence as the above-mentioned base sequence. This comparison of homology can be performed using a visual program or a comparison program that is easy to purchase. Commercially available computer programs can calculate homology between two or more sequences as a percentage, and homology (%) can be calculated for adjacent sequences.

본 발명의 프로모터는 식물체의 뿌리 조직에서 목적 단백질 내지 목적 유전자 RNA를 발현시킬 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 식물체의 뿌리 조직에서 특이적으로 목적 단백질을 발현시킬 수 있다. The promoter of the present invention can express the target protein or the target gene RNA in the root tissue of the plant, and more preferably, can express the target protein specifically in the root tissue of the plant.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서, 본 발명의 OsGASA1 프로모터를 포함하는 재조합 발현 벡터로 벼를 형질전환시킨 결과, 프로모터에 작동 가능하게 연결된 목적 단백질이 벼 유묘의 뿌리 조직, 구체적으로 뿌리의 정단 및 측근 형성 부위에서 특이적으로 발현됨을 확인할 수 있었다(도 6 및 도 7).Specifically, in one embodiment of the present invention, rice transformed with the recombinant expression vector containing the OsGASA1 promoter of the present invention showed that the target protein operably linked to the promoter was the root tissue of the rice seedling, specifically the root of the root And the locus forming region (Figs. 6 and 7).

본 발명의 조직 특이적 프로모터는 통상의 재조합 발현 벡터의 프로모터로서 작용할 수 있다.The tissue specific promoter of the present invention may serve as a promoter of a conventional recombinant expression vector.

또 다른 하나의 양태로서, 본 발명은 상기 서열번호 1로 표시되는 염기서열로 이루어진 OsGASA1 프로모터와 작동 가능하게 연결된, 목적 단백질을 암호화하는 외래 유전자를 포함하는 재조합 발현 벡터를 제공한다.In another embodiment, the present invention provides a recombinant expression vector comprising a foreign gene encoding a target protein operably linked to the OsGASA1 promoter consisting of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1.

본 발명에서 용어 "재조합 발현 벡터"란 숙주세포에서 목적 단백질 또는 목적 RNA를 발현할 수 있는 벡터로서, 유전자 삽입물이 발현되도록 작동 가능하게 연결된 필수적인 조절 요소를 포함하는 유전자 제작물을 의미한다.As used herein, the term "recombinant expression vector" refers to a gene construct that contains an essential regulatory element operably linked to express a desired protein or RNA of interest in a host cell, such that the gene insert is expressed.

본 발명의 재조합 발현 벡터는 본 발명의 프로모터 및 상기 프로모터와 작동가능하게 연결(operably linked)되어 있는 목적 단백질을 암호화하는 유전자 염기 서열이 삽입 또는 도입될 수 있는, 이 기술 분야에 공지된 플라스미드, 바이러스 또는 기타 매개체를 의미한다. 본 발명에 따른 식물체의 조직 특이 발현 프로모터 및 상기 프로모터와 작동가능하게 연결되어 있는 목적 단백질을 암호화하는 염기서열은 발현 조절 서열에 작동 가능하게 연결될 수 있으며, 상기 작동가능하게 연결된 유전자 서열과 발현 조절 서열은 선택 마커 및 복제 개시점(replication origin)을 같이 포함하고 있는 하나의 발현 벡터 내에 포함될 수 있다. The recombinant expression vector of the present invention may contain a promoter of the present invention and a plasmid, virus, and the like known in the art into which a nucleotide sequence encoding a target protein operably linked to the promoter can be inserted or introduced Or other media. The nucleotide sequence encoding the plant-specific expression promoter of the plant according to the invention and the target protein operably linked to the promoter may be operably linked to an expression control sequence, wherein the operably linked gene sequence and the expression control sequence May be included in an expression vector that also contains a selection marker and a replication origin.

상기 "작동 가능하게 연결(operably linked)"된다는 것은 적절한 분자가 발현 조절 서열에 결합될 때 유전자 발현을 가능하게 하는 방식으로 연결된 유전자 및 발현 조절 서열일 수 있다. "발현 조절 서열(expression control sequence)"이란 특정한 숙주 세포에서 작동 가능하게 연결된 폴리뉴클레오티드 서열의 발현을 조절하는 DNA 서열을 의미한다. 그러한 조절 서열은 전사를 실시하기 위한 프로모터, 전사를 조절하기 위한 임의의 오퍼레이터 서열, 적합한 mRNA 리보좀 결합 부위를 코딩하는 서열 및 전사 및 해독의 종결을 조절하는 서열을 포함할 수 있다.Said "operably linked" may be a gene and expression control sequence linked in such a way as to enable gene expression when a suitable molecule is coupled to an expression control sequence. "Expression control sequence" means a DNA sequence that regulates the expression of a polynucleotide sequence operably linked to a particular host cell. Such regulatory sequences may include a promoter for carrying out transcription, any operator sequence for regulating transcription, a sequence encoding a suitable mRNA ribosome binding site, and a sequence controlling the termination of transcription and translation.

상기 본 발명에 따른 발현 벡터로는 단백질 발현에 사용되는 기존의 벡터를 기본 골격으로 하여 본 발명의 프로모터를 삽입하고 상기 프로모터의 하류(downstream)쪽으로 목적 단백질을 암호화하는 염기서열을 삽입함으로써 제조할 수 있다. 따라서 본 발명에 사용될 수 있는 벡터로는 다양한 클로닝 부위를 가지고 있는 대장균 유래 플라스미드(pBR322, pBR325, pUC118 및 pUC119), 바실러스 서브틸러스 유래 플라스미드(pUB110 및 pTP5), 효모 유래 플라스미드(YEp13, YEp24 및 YCp50) 및 Ti 플라스미드 등의 플라스미드일 수 있고, 식물 바이러스 벡터일 수 있으며, pCHF3, pPZP, pGA 및 pCAMBIA 계열과 같은 바이너리 벡터를 사용할 수도 있다. 그러나 이 기술 분야의 통상의 기술자라면 본 발명의 프로모터 및 상기 프로모터와 작동가능하게 연결되어 있는 목적 단백질을 암호화하는 염기서열을 숙주 세포 내로 도입할 수 있는 벡터라면 어떠한 벡터라도 모두 사용할 수 있다.The expression vector according to the present invention may be prepared by inserting a promoter of the present invention using a conventional vector used for protein expression as a basic framework and inserting a nucleotide sequence encoding a target protein downstream of the promoter have. Therefore, plasmids derived from Escherichia coli (pBR322, pBR325, pUC118 and pUC119), Bacillus subtilis -derived plasmids (pUB110 and pTP5), yeast-derived plasmids (YEp13, YEp24 and YCp50 ) And a Ti plasmid, and may be a plant virus vector, and binary vectors such as pCHF3, pPZP, pGA and pCAMBIA sequences may be used. However, any person skilled in the art can use any vector as long as it can introduce the promoter of the present invention and the base sequence encoding the target protein operably linked to the promoter into the host cell.

본 발명에서 사용될 수 있는 상기 목적 단백질은 본 발명의 프로모터에 의해 식물체 조직 특이적으로 발현되기를 원하는 외부 유래의 어떤 표적 단백질, 즉, 외인성 단백질이거나 또는 내인성 단백질 및 리포터 단백질일 수 있다. 상기 외인성 단백질은 특정 조직 또는 세포에 천연적으로 존재하지 않는 단백질을 말하며, 상기 내인성 단백질은 특정 조직 또는 세포에 천연적으로 존재하는 유전자에 의해 발현되는 단백질을 말한다. 또한, 상기 리포터 단백질은 리포터 유전자에 의해 발현된 단백질로서 그 존재에 의해서 세포 내에서의 그의 활성을 알려주는 표지 단백질을 말한다.The target protein that can be used in the present invention may be any target protein derived from the outside, that is, an exogenous protein or an endogenous protein and a reporter protein, which is desired to be expressed specifically by a plant tissue by the promoter of the present invention. The exogenous protein refers to a protein that does not naturally exist in a specific tissue or cell, and the endogenous protein refers to a protein that is expressed by a gene naturally present in a specific tissue or cell. In addition, the reporter protein is a protein expressed by a reporter gene, and refers to a marker protein that shows its activity in a cell by its presence.

또한, 본 발명의 발현 벡터는 바람직하게는 하나 이상의 선택성 마커를 포함할 수 있다. 상기 마커는 통상적으로 화학적인 방법으로 선택할 수 있는 특성을 갖는 핵산 서열로, 형질전환된 세포를 비형질전환 세포로부터 구별할 수 있는 모든 유전자가 이에 해당될 수 있다. 그 예로는 글리포세이트(glyphosate) 또는 포스피노트리신(phosphinotricin)과 같은 제초제 저항성 유전자, G418, 카나마이신(kanamycin), 블레오마이신(Bleomycin), 하이그로마이신(hygromycin), 클로람페니콜(cholramphenicol)과 같은 항생제 내성 유전자가 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In addition, the expression vector of the present invention may preferably comprise one or more selectable markers. The marker may be any gene capable of distinguishing a transfected cell from a non-transfected cell, typically a nucleic acid sequence having a selectable characteristic by a chemical method. Examples include herbicide resistance genes such as glyphosate or phosphinotricin, antibiotics such as G418, kanamycin, Bleomycin, hygromycin, cholramphenicol, Resistant genes, but are not limited thereto.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서는 청색 발색 유전자인 Gus가 연결된 형태의 리포터 시스템이 내재되어 있는 공지된 벡터에 서열번호 1의 염기서열을 가지는 본 발명의 OsGASA1 프로모터를 Gus 유전자의 상류 부분에 작동가능하게 연결한 재조합 발현 벡터인 pBGWFS7-pOsGASA1을 제조하였다(실시예 3-1 및 도 4).Specifically, in one embodiment of the present invention, the OsGASA1 promoter of the present invention having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 is inserted into a known vector having a reporter system in which a blue coloring gene, Gus, The recombinant expression vector pBGWFS7-pOsGASA1, which was linked as much as possible, was prepared (Example 3-1 and Fig. 4).

또 다른 하나의 양태로서, 본 발명은 본 발명의 OsGASA1 프로모터를 포함한 재조합 발현 벡터에 의해 형질전환된 형질전환체를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a transformant transformed with a recombinant expression vector containing the OsGASA1 promoter of the present invention.

본 발명에서 용어 "형질전환(transformation)"이란 외부로부터 주어진 유전물질인 DNA에 의해 개체 또는 세포의 형질이 유전적으로 변화하는 것을 의미하는 것으로, 본 발명에서는 상기 서열번호 1로 표시되는 프로모터 도입에 의해 목적 유전자가 조직 특이적으로, 특히 식물체의 뿌리 조직에서 특이적으로 발현되는 것을 의미한다. The term "transformation" in the present invention means genetically changing the trait of an individual or a cell by DNA, which is a genetic material given from the outside. In the present invention, by the introduction of the promoter shown in SEQ ID NO: 1 Means that the gene of interest is expressed specifically in tissues, particularly in root tissues of plants.

본 발명에서 본 발명의 재조합 발현 벡터로 형질전환하는 것은 당업자에게 공지된 형질전환기술에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 미세사출법 (microprojectile bombardment), 입자 총 충격법 (particle gun bombardment), 실리콘 탄화물 위스커(Silicon carbide whiskers), 초음파 처리(sonication), 일렉트로포레이션(electroporation), PEG-매개 융합법(PEG-mediated fusion), 미세주입법 (microinjection), 리포좀 매개법(liposome-mediated method), 인-플란타 형질전환법(In planta transformation), 진공 침윤법(Vacuum infiltration method), 화아침지법(floral meristem dipping method), 또는 아그로박테리움(Agrobacterium sp.) 매개에 의한 방법 등을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.Transformation with the recombinant expression vector of the present invention in the present invention can be carried out by a transformation technique known to a person skilled in the art. For example, microprojectile bombardment, particle gun bombardment, silicon carbide whiskers, sonication, electroporation, PEG-mediated fusion PEG-mediated fusion, microinjection, liposome-mediated method, In planta transformation, Vacuum infiltration method, floral meristem dipping method, Agrobacterium sp. mediated method, and the like, but the present invention is not limited thereto.

본 발명에서 용어 "형질전환체"란 본 발명의 프로모터 및 상기 프로모터와 작동가능하게 연결되어 있는 목적 단백질을 암호화하는 염기서열을 포함하는 재조합 발현 벡터로 형질 전환된 숙주 세포를 의미한다. The term "transformant" in the present invention means a host cell transformed with a recombinant expression vector comprising a promoter of the present invention and a base sequence encoding a target protein operably linked to the promoter.

상기 형질전환체는 미생물이 바람직하며, 이에 제한되지는 않으나, 대장균(Escherichia coli), 바실러스 서브틸리스 (Bacillus subtilis), 스트렙토마이세스(Streptomyces), 슈도모나스(Pseudomonas), 프로테우스 미라빌리스(Proteus mirabilis), 스타필로코쿠스(Staphylococcus) 및 아그로박테리움 투메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens)일 수 있으며, 보다 바람직하게는 아그로박테리움 투메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens)일 수 있다. The transformants, and microorganisms are preferred, but are not limited to, Escherichia coli (Escherichia coli), Bacillus subtilis (Bacillus subtilis), Streptomyces (Streptomyces), Pseudomonas (Pseudomonas), Proteus Mira Billy's (Proteus mirabilis ), Staphylococcus and Agrobacterium tumefaciens , and more preferably Agrobacterium tumefaciens . The term " Agrobacterium tumefaciens "

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서는 아그로박테리움 튜메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens) LBA4404을 사용하였다(실시예 3-2).Specifically, in one embodiment of the present invention, Agrobacterium tumefaciens LBA4404 was used (Example 3-2).

또 다른 하나의 양태로서, 본 발명은 본 발명의 OsGASA1 프로모터 및 프로모터와 작동가능하게 연결되어 있는 목적 단백질을 암호화하는 염기서열을 포함하는 재조합 발현 벡터를 식물체 내로 도입함으로써 형질전환 식물을 제공한다. In another embodiment, the present invention provides a transgenic plant by introducing into a plant a recombinant expression vector comprising a nucleotide sequence encoding an OsGASA1 promoter and a promoter operably linked to the promoter of the present invention.

상기 본 발명에 따른 형질전환된 식물은 이 기술분야의 통상적인 방법인 유성번식 방법 또는 무성번식 방법을 통해 수득할 수 있다. 보다 구체적으로 본 발명의 식물은 꽃의 수분과정을 통하여 종자를 생산하고 상기 종자로부터 번식하는 과정인 유성번식을 통해 수득할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 재조합 발현 벡터로 식물체를 형질전환 한 다음 통상적인 방법에 따라 캘러스의 유도, 발근 및 토양 순화의 과정인 무성번식 방법을 통해 수득할 수 있다. 즉, 본 발명의 재조합 발현 벡터로 형질전환된 식물의 절편체를 이 기술분야에 공지된 적합한 배지에 치상한 다음 적정 조건으로 배양하여 캘러스의 형성을 유도하고, 신초가 형성되면 호르몬 무첨가 배지로 옮겨 배양한다. 약 2주 후 상기 신초를 발근용 배지에 옮겨서 뿌리를 유도한다. 뿌리가 유도된 다음 이를 토양에 이식하여 순화시킴으로써 본 발명에 따른 형질전환된 식물을 수득할 수 있다. 본 발명에서 형질전환 식물은 전체 식물체 뿐만 아니라 그로부터 수득될 수 있는 조직, 세포 또는 종자를 포함할 수 있다.The transformed plant according to the present invention can be obtained by a conventional method in the art, such as an ovine reproduction method or an aseptic reproduction method. More specifically, the plant of the present invention can be obtained through reproductive process, which is a process of producing seeds through the moisture process of flowers and propagating from the seeds. Also, the plant can be transformed with the recombinant expression vector according to the present invention, and then obtained by the conventional method for inducing callus, rooting, and soil purification, through a silent propagation method. That is, a fragment of a plant transformed with the recombinant expression vector of the present invention is pelleted in a suitable medium known in the art, and cultured under appropriate conditions to induce callus formation. When shoots are formed, the plant is transferred to a hormone-free medium Lt; / RTI > After about two weeks, the shoots are transferred to rooting medium to induce roots. The transformed plants according to the invention can be obtained by roots being induced and then transplanted into the soil for purification. Transgenic plants in the present invention may include whole plants as well as tissues, cells or seeds obtainable therefrom.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서는 OsGASA1 프로모터를 포함한 재조합 발현 벡터에 의해 형질전환된 미생물 형질전환체인, 아그로박테리움 튜메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens) LBA4404을 벼(Oryza sativa)에 접종하여 형질전환 벼 식물체를 제작하였다(실시예 4-1).Specifically, one embodiment of the present invention, to recombinant expression transformed by the vector microorganism transformed chain, Agrobacterium tumefaciens (Agrobacterium tumefaciens) LBA4404 containing OsGASA1 promoter inoculated to rice (Oryza sativa) transgenic rice (Example 4-1).

또 다른 하나의 양태로서, 본 발명은 다음 단계를 포함하는 목적 단백질이 식물체의 뿌리 조직에서 특이적으로 발현된 형질전환 식물체의 제조 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a method for producing a transgenic plant in which a target protein is specifically expressed in the root tissue of a plant, comprising the following steps.

a) 서열번호 1의 염기서열로 이루어지는 프로모터와 이와 작동가능하게 연결된 목적 단백질을 암호화하는 외래 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 제조하는 단계;a) preparing a recombinant vector comprising a promoter consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and a foreign gene encoding a target protein operably linked thereto;

b) 상기 재조합 발현 벡터로 아그로박테리움(Agrobacterium tumefaciens)을 형질전환시켜 형질전환된 아그로박테리움을 제조하는 단계; 및b) As the recombinant expression vector, Agrobacterium tumefaciens ) to produce transformed Agrobacterium; And

c) 상기 형질전환된 아그로박테리움을 식물체에 감염시키는 단계.c) infecting the plant with the transformed Agrobacterium.

본 발명에서 상기 식물체는 단자엽 식물일 수 있으며, 이에 제한되지는 않으나, 바람직하게는 벼, 밀, 보리 또는 옥수수일 수 있으며, 보다 바람직하게는 벼(Oryza sativa)일 수 있다.In the present invention, the plant may be a monocot plant. Preferably, the plant may be rice, wheat, barley or corn, and more preferably rice ( Oryza sativa ).

또 다른 하나의 양태로서, 본 발명은 벼 유묘의 뿌리 조직에서 목적 단백질의 발현을 유도하는 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a method for inducing expression of a target protein in root tissues of rice seedlings.

본 발명에 따른 서열번호 1로 표시되는 염기서열을 포함하는 벼 유묘의 뿌리 조직에서의 목적 단백질 특이적 발현용 OsGASA1 프로모터 및 목적 단백질을 코딩하는 구조 유전자를 작동 가능하게 연결시켜(operatively linked) 제조된 재조합 발현 벡터로 벼를 형질전환하여 벼 유묘의 뿌리 조직에서 목적 단백질의 발현을 유도하는 방법을 제공할 수 있다. The OsGASA1 promoter for target protein-specific expression in the root tissue of the rice seedlings containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 according to the present invention, and the structural gene encoding the target protein are operatively linked A method of inducing the expression of a target protein in the root tissue of rice seedlings can be provided by transforming rice with a recombinant expression vector.

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 혈청 알부민, 에리스로포이에틴 등이 있다. The target protein may be any kind of protein. For example, the target protein may be a protein capable of accumulating a large amount of nutrients that can be used for medical purposes such as enzymes, hormones, antibodies, cytokines, etc., , But is not limited thereto. Examples of the target protein include interleukin, interferon, platelet-derived growth factor, hemoglobin, elastin, collagen, insulin, fibroblast growth factor, human serum albumin and erythropoietin.

본 발명의 프로모터를 이용한다면 식물체의 특정 부위, 예를 들면 종자, 잎, 뿌리 또는 줄기 등을 섭취하는 작물의 경우, 유용한 목적 단백질을 식물체의 특정 조직에서 발현시킴으로써 종자, 잎 또는 줄기와 함께 목적 단백질을 함께 섭취할 수 있는 작물을 개발할 수 있다.When the promoter of the present invention is used, in the case of a crop consuming a specific part of the plant, for example, a seed, a leaf, a root or a stem, a useful protein can be expressed in a specific tissue of the plant, Can be developed.

본 발명의 벼 유묘의 분열조직, 특히 뿌리 조직에서 특이적으로 발현되는 OsGASA1 프로모터를 이용하여, 목적유전자를 뿌리 조직에 특이적으로 발현시킬 수 있으며, 이를 이용하여 생장 조절에도 유용하게 이용할 수 있다.Using the OsGASA1 promoter specifically expressed in the cleavage tissue of the rice seedlings of the present invention, particularly the root tissue, the target gene can be specifically expressed in the root tissue and can be used for growth control by using the gene.

도 1은 앱시스산(abscisic acid, ABA)을 처리한 벼 유묘의 표현형(A) 및 ABA 처리에 따른 벼 유묘의 뿌리에서의 OsGASA1 유전자(LOC_Os09g24840)의 발현 양상을 나타내는 마이크로어레이(microarray) 분석 결과(B)를 나타낸 도이다.
도 2는 공공 DB(public database) 분석을 통해 OsGASA1 유전자(LOC_Os09g24840)의 벼 조직별 발현양상을 분석한 결과를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 OsGASA1 프로모터의 염기서열을 나타낸 도이다.
도 4는 게이트웨이 시스템을 통해 제조된 벼 형질전환용 OsGASA1 프로모터의 발현 벡터 모식도를 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명의 형질전환 벼의 게놈 PCR 분석 결과를 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명의 OsGASA1 프로모터가 삽입된 형질전환 벼의 GUS 염색 분석 결과를 나타낸 도이다.
도 7은 본 발명의 OsGASA1 프로모터가 삽입된 형질전환 벼의 호르몬 반응 및 GUS 염색에 의한 OsGASA1 프로모터의 조직 발현 검정 결과를 나타낸 도이다. 여기에서, DJ는 야생형 동진벼이며, T228 및 T299는 OsGASA1 프로모터가 삽입된 형질전환 벼이다. DW(증류수)는 옥신(Auxin)을 처리한 실험군의 대조군으로 사용하였다.
1 shows microarray analysis results showing expression patterns of abscisic acid (ABA) -treated rice seedlings (A) and expression patterns of OsGASA1 gene (LOC_Os09g24840) in roots of rice seedlings after ABA treatment B).
FIG. 2 is a diagram showing the results of analysis of the expression pattern of OsGASA1 gene (LOC_Os09g24840) in rice by public DB analysis.
3 is a diagram showing the base sequence of the OsGASA1 promoter of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram showing an expression vector of the OsGASA1 promoter for rice transformation produced through a gateway system.
5 is a diagram showing the result of genomic PCR analysis of the transgenic rice of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing the results of GUS staining analysis of transgenic rice plants into which the OsGASA1 promoter of the present invention was inserted.
7 is a graph showing the results of assaying the expression of OsGASA1 promoter by the hormone response and GUS staining of transgenic rice plants in which the OsGASA1 promoter of the present invention was inserted. Here, DJ is a wild-type Dong-Jin rice, and T228 and T299 are transgenic rice plants in which the OsGASA1 promoter is inserted. DW (distilled water) was used as a control group in the experimental group treated with auxin.

이하, 실시예를 통하여 본 발명의 구성 및 효과를 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the constitution and effects of the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited by these examples.

실시예Example 1: 뿌리에 특이적으로 발현되는 벼 유전자 선발 및 조직별 발현양상 분석 1: Identification of Rice Genes Expressed in Roots and Expression Patterns by Tissue

앱시스산(abscisic acid, ABA)은 식물 호르몬(hormone)의 하나로서, 식물 생장 전반에 관여하며, 고농도의 ABA는 식물의 성장과 뿌리 발달에 저해를 가져온다.Abscisic acid (ABA) is one of the plant hormones that is involved in the overall growth of plants. High concentrations of ABA inhibit plant growth and root development.

이에, 뿌리에서 특이적으로 발현되는 유전자를 선발하기 위하여, ABA를 처리한 뿌리의 마이크로어레이(microarray) 분석을 통해 벼의 뿌리에서 ABA에 의해 발현이 억제되는 유전자를 선발하고, 공공 데이터 분석을 통해 상기 선발한 유전자의 조직별 발현 정도를 분석하였다.In order to select the genes specifically expressed in the roots, microarray analysis of roots treated with ABA was performed to select genes whose expression was suppressed by ABA in the root of rice, The expression level of the selected gene was analyzed by tissue.

실시예Example 1-1:  1-1: OsGASA1OsGASA1 유전자의 선발  Selection of genes

ABA는 벼에서 뿌리와 줄기의 길이 생장을 억제하는 주요 호르몬이다. 3 μM의 고농도의 ABA를 야생형(wild type) 동진벼 유묘에 처리한 후, 동진벼 유묘의 표현형을 관찰한 결과, 벼 유묘의 뿌리와 줄기의 길이 생장이 ABA를 처리하지 않은 대조군(control)과 비교하여 현저하게 억제되는 것이 확인되었다(도 1의 A).ABA is a major hormone that inhibits the growth of root and stem length in rice. ABA of 3 μM was treated with wild type Dongjin rice seedlings and then the phenotype of Dongjin rice seedlings was observed. As a result, the growth of roots and stem lengths of rice seedlings was compared with the control without ABA treatment (Fig. 1 (A)).

또한, ABA가 있는 조건에서 6시간(6h) 및 48시간(48h) 처리한 동진 벼의 뿌리에서 유전자발현 프로파일링을 마이크로어레이(microarray) 방법으로 분석해 보았다. 그 결과, ABA 처리에 의해 영향을 받는 유전자군 중에서 특히 길이생장을 조절하는 것으로 알려진 호르몬인 지베렐린(Gibberellic acid, GA)의 신호전달에 관여되는 GASA 계열 전사인자군에 주목하고 ABA에 의해 현저하게 발현이 억제되는 GASA(Gibberellic acid-stimulated Arabidopsis) 계열유전자인 OsGASA1 유전자(LOC_Os09g24840)를 선발, 명명하였다(도 1의 B).In addition, gene expression profiling was analyzed by microarray method in the roots of Dongjin rice which were treated with ABA for 6 hours (6h) and 48 hours (48h). As a result, among the genes affected by ABA treatment, GASA family transcription factors involved in signal transduction of gibberellic acid (GA), a hormone that is known to regulate length growth, are remarkably noted and remarkably expressed by ABA (LOC_Os09g24840), which is a GASA (Gibberellic acid-stimulated Arabidopsis ) gene, is suppressed (Fig. 1B).

실시예Example 1-2:  1-2: OsGASA1OsGASA1 유전자의 조직별 발현양상 분석 Analysis of gene expression patterns in tissues

상기 실시예 1-1에서 선발한 OsGASA1 유전자의 조직별 발현양상을 공공 데이터베이스(public database; RiceXPro2, http://ricexpro.dna.affrc.go.jp/) 분석을 통해 확인해 본 결과, 하기 도 2에 나타난 바와 같이, OsGASA1 유전자가 다른 조직에 비해 뿌리에서 발현이 상대적으로 매우 높게 나타나는 유전자임을 확인할 수 있었다(도 2).The expression pattern of the OsGASA1 gene selected in Example 1-1 was analyzed through public database (RiceXPro2, http://ricexpro.dna.affrc.go.jp/) analysis. As a result, As shown in FIG. 2, OsGASA1 gene is a relatively highly expressed gene in root than other tissues (FIG. 2).

실시예Example 2: 게놈 DNA의  2: Genomic DNA PCR에In PCR 의한  by OsGASA1OsGASA1 프로모터 영역의  Of the promoter region 클로닝Cloning 및 염기서열 분석 And base sequence analysis

벼에서 호르몬에 의해 조절되는 뿌리 특이적 발현 프로모터를 선발하기 위해, 상기 실시예 1에서 벼의 뿌리에서 ABA에 의해 발현이 억제되는 유전자, OsGASA1 유전자(LOC_Os09g24840)를 선발하였으며, 이를 기반으로 뿌리 특이적 발현 프로모터, OsGASA1 프로모터를 분리하였다.In order to select a root-specific expression promoter regulated by the hormone in rice, the OsGASA1 gene (LOC_Os09g24840), which is inhibited by ABA in the root of rice, was selected in Example 1, and root-specific Expression promoter, and OsGASA1 promoter.

실시예Example 2-1:  2-1: OsGASA1OsGASA1 프로모터 영역의  Of the promoter region PCRPCR 증폭 Amplification

벼의 뿌리에서 발현되는 OsGASA1 유전자(LOC_Os09g24840)의 프로모터 영역을 분리하기 위하여, 번역시작 상위염기서열 2,019 bp의 염기서열 정보를 벼 게놈 데이타베이스(genome database)에서 추출하고, 상기 단편을 증폭하기 위한 프라이머를 디자인하여 정방향 프라이머(forward primer) Os09g24840-PF: 5'-CACCGTCAGATGCAACCTCGGGAGTG-3'(서열번호 2)와 역방향 프라이머(reverse primer) Os09g24840-PR: 5'-TTCTCTGAAGCTCCACTAACTGAAGA-3'(서열번호 3)를 합성하였다. 상기 합성한 프라이머 세트를 이용하여 동진벼의 잎에서 분리한 게놈 DNA를 주형으로 하여 Primestar 중합효소(polymerase)(Takara사)와 함께 PCR 반응액에 넣어 Applied Biosystem 9700기를 이용하여 유전자를 증폭하였다. 이때, PCR의 반응조건은 94℃에서 5분간 변성한 후, 94℃에서 30초, 57℃에서 40초, 72℃에서 2분을 총 40회(cycle) 반복하였으며, 마지막 단계로 72℃에서 7분간으로 하여 PCR을 수행하였다. PCR 반응이 끝난 후 증폭된 유전자를 1% 아가로즈에 전기영동 한 후 OsGASA1 프로모터로 추정되는 밴드를 잘라내어 QIAquick 겔 추출 키트를 이용하여 정제한 후 클로닝(cloning)에 이용하였다.In order to isolate the promoter region of the OsGASA1 gene (LOC_Os09g24840) expressed in the root of rice, the nucleotide sequence information of 2,019 bp at the start of translation was extracted from the rice genome database, and primers for amplifying the fragment (SEQ ID NO: 2) and a reverse primer Os09g24840-PR: 5'-TTCTCTGAAGCTCCACTAACTGAAGA-3 '(SEQ ID NO: 3) were synthesized by designing a forward primer Os09g24840-PF: 5'-CACCGTCAGATGCAACCTCGGGAGTG- Respectively. The genomic DNA isolated from the leaves of Dong Jin-jin was used as a template and primer polymerase (Takara) was added to the PCR reaction solution using the synthesized primer set, and the gene was amplified using an Applied Biosystem 9700 machine. The reaction conditions for PCR were denaturation at 94 ° C for 5 minutes, followed by 40 cycles of 94 ° C for 30 seconds, 57 ° C for 40 seconds, and 72 ° C for 2 minutes, Min. After completion of the PCR reaction, the amplified gene was electrophoresed on 1% agarose, and the band assumed to be the OsGASA1 promoter was cut out and purified using a QIAquick gel extraction kit and then used for cloning.

실시예Example 2-2:  2-2: OsGASA1OsGASA1 프로모터 영역의  Of the promoter region 클로닝Cloning (cloning) 및 염기서열 분석cloning and sequencing

상기 실시예 2-1에서 증폭된 OsGASA1 프로모터 영역의 PCR 산물을 게이트웨이 도너 벡터(pENTER/D-TOPO, Invitrogen)에 클로닝하고 전체 염기서열을 결정하였으며, 이에 따라 서열번호 1로 표시되는 염기 서열을 갖는 OsGASA1 프로모터 유전자를 확보하였다(도 3).The PCR product of the OsGASA1 promoter region amplified in Example 2-1 was cloned into a gateway donor vector (pENTER / D-TOPO, Invitrogen) and the whole nucleotide sequence was determined. Thus, the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 OsGASA1 promoter gene (Fig. 3).

실시예Example 2-3:  2-3: OsGASA1OsGASA1 프로모터 영역의 모티프(motif) 검색 Search for motifs in the promoter region

상기 실시예 2-2에서 확보된 OsGASA1 프로모터 유전자 내에 존재하는 반응조절인자를 확인하기 위해, PLACE(Plant Cis-acting Elements database: http://www. dna.affrc.go.jp/PLACE/)와 PlantCARE(http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtoo ls/plantcare/html/) 프로그램을 이용하여 유전자 발현 모티프를 분석하였다.In order to confirm the reaction regulatory factors present in the OsGASA1 promoter gene obtained in Example 2-2, PLACE (Plant Cis-acting Elements database: http: // www. Dna.affrc.go.jp/PLACE/) and Gene expression motifs were analyzed using PlantCARE (http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtoo ls / plantcare / html /) program.

그 결과, 하기 표 1에 나타난 바와 같이, ABA 반응 모티프(ABRECE1HVA22)와 GA 반응 모티프(GARE2OSREP1), 옥신(auxin) 반응 모티프(ARFAT, CATATGGMSAUR)가 다수 존재하고 있음을 확인하였다.As a result, it was confirmed that ABA reaction motif (ABRECE1HVA22), GA reaction motif (GARE2OSREP1), auxin reaction motif (ARFAT, CATATGGMSAUR) existed as shown in Table 1 below.

Figure 112016109670295-pat00001
Figure 112016109670295-pat00001

이러한 결과를 통하여, OsGASA1 프로모터가 뿌리 줄기의 길이 생장에 관여하는 호르몬에 반응하는 모티프가 존재함을 확인함으로써, 뿌리와 길이의 신장 조절에 관여할 수 있음을 알 수 있었다.These results indicate that the OsGASA1 promoter can be involved in the regulation of root and length by confirming the presence of a hormone responsive motif involved in root growth of the rootstock.

실시예Example 3: 형질전환 벡터(vector) 및 형질전환체 제작 3: Construction of transformant vector and transformant

실시예Example 3-1:  3-1: OsGASA1OsGASA1 프로모터 운반체 제작 Production of Promoter Carrier

상기 실시예 2-1에서 분리한 OsGASA1 유전자의 프로모터를 이용하여 리포터(repoter) 유전자 GUS를 발현시키기 위하여 제조합 발현 벡터를 구축하였다.A recombinant expression vector was constructed to express the reporter gene GUS using the OsGASA1 gene promoter isolated in Example 2-1.

구체적으로, 게이트웨이 프로모터 발현용 pBGWFS7 벡터(PSB사, Plant System Biology)에 상기 프로모터가 삽입된 재조합 벡터를 제작하였다(도 4).Specifically, a recombinant vector in which the promoter was inserted was constructed in pBGWFS7 vector (PSB company, Plant System Biology) for expression of a gateway promoter (Fig. 4).

실시예Example 3-2: 아그로박테리움( 3-2: Agrobacterium ( AgrobacteriumAgrobacterium tumefacienstumefaciens ) 형질전환체 제작) Production of Transformants

상기 실시예 3-1에서 제작된 OsGASA1 프로모터 발현 벡터를 아그로박테리움 투메파시엔스(LBA4404)에 형질전환하기 위하여, 동결-해동(freeze-thaw) 방법을 사용하여 형질전환하였다. The OsGASA1 promoter expression vector prepared in Example 3-1 was transformed into Agrobacterium tumefaciens (LBA4404) using the freeze-thaw method.

구체적으로, 동결과 해동(freeze and thaw)을 2 내지 3번 반복한 후, 37℃의 열충격(heat shock) 방법에 의해 형질전환한 후 YEP 배지(Yeast 10g, NaCl 5g, peptone 10g, Agar 15g/1L)에서 철야배양(overnight)하여 콜로니를 확인하였다. 콜로니 PCR에 의해 형질전환이 확인된 콜로니는 벼에 형질전환하기 위하여 AB 배지(AB buffer(K2HPO4 60g, NaH2PO4 20g/1L), AB Salts(NH4Cl 60g, MgSO47H2O 6g, KCl 3g, CaCl22H2O 0.265g, FeSO4.7H2O 50mg/1L), Glucose 5g/1L)에서 배양하였다.Specifically, YEP medium (10 g of Yeast, 5 g of NaCl, 10 g of peptone, 15 g of Agar, and 10 g of Agar) was added to the medium after transfection by freeze and thaw two to three times, followed by heat shock at 37 캜. 1 L) overnight to identify colonies. Colony transformed by colony PCR was transformed into AB medium (AB buffer (K 2 HPO 4 60 g, NaH 2 PO 4 20 g / 1 L), AB Salts (NH 4 Cl 60 g, MgSO 4 7H 2 O 6g, KCl 3g, CaCl 2 2H 2 O 0.265g, FeSO 4 .7H 2 O 50mg / 1L), Glucose 5g / 1L).

실시예Example 4: 아그로박테리움을 이용한 벼 형질전환체 제작 및 분석 4: Production and analysis of rice plant transformants using Agrobacterium

실시예Example 4-1: 아그로박테리움을 이용한 벼 형질전환체 제작  4-1: Construction of transgenic rice plants using Agrobacterium

상기 실시예 3-2에서 제작한 OsGASA1 프로모터 발현 벡터가 도입된 아그로박테리움 LBA4404를 이용하여, 동진벼의 캘루스(callus)에 접종하여 감염시킨 후, PPT(phosphinothricin, 포스피노트리신) 6㎍/L의 조건에서 형질전환체를 선발하고, 최종적으로 상기 선발된 형질전환체를 온실에서 생육하여 형질전환된 벼를 제조하였다.Agrobacterium LBA4404 into which OsGASA1 promoter expression vector prepared in Example 3-2 was introduced was inoculated into a callus of Dongjinbyeo and infected. Then, 6 쨉 g / ml of PPT (phosphinothricin, phosphinotricin) L, and finally the selected transformants were grown in a greenhouse to produce transformed rice.

구체적으로, 아그로박테리움에 의한 벼 형질전환은 2N6 배지에서 동진벼의 캘러스를 유도하기 위하여 종자를 락스에 세척한 후 적당히 건조시켜 2N6 배지 (Duchefa 사 vitamin 포함 배지)에 2,4-D 호르몬이 2 mg/L 첨가된 배지에 치상하였다. 27℃에서 3 내지 4주간 암배양하여 캘러스를 유도한 후, 2N6 새 배지에 배형성 캘러스(embryogenesis callus)를 배양(sub-culture)하였다. 형질전환 유전자를 포함하는 아그로박테리움 형질전환된 유전자를 AB 액체배지에 배양한 후 배형성 캘러스와 20분간 공배양(co-culture) 시킨 후 3일간 암 배양하였다. 멸균수에 세포탁심(cefotaxime)을 첨가하여 아그로박테리움이 완전히 제거될 때까지 씻은 후 다시 2N6 배지에 세포탁심(cefotaxime)과 PPT(포스피노트리신, phosphinothricin)가 6 ㎍/L로 첨가된 배지에서 3주간 암 배양하였다. 세포탁심(cefotaxime)과 PPT가 첨가된 2N6배지에서 갈변되지 않고 살아남은 캘러스를 다시 세포탁심(cefotaxime)과 PPT가 첨가된 2N6배지에 옮겨 2 주간 암 배양하였다. 캘러스에서 슈팅(shooting) 유도를 위해 세포탁심(cefotaxime)과 PPT가 첨가된 MSR 배지(Duchefa MS 배지에 Maltose와 Sorbitol 첨가)에 옮겨 4주간 양 배양하여 슈팅된 후 발근이 되면 온실로 옮기기 이전에 순화처리를 실시하였다.Specifically, in order to induce the callus of Dongjinbyeon in 2N6 medium, Agrobacterium-mediated transformation was carried out by washing the seeds in the lactose and drying them appropriately. The 2,4-D hormone was added to 2N6 medium (Duchefa vitamin-containing medium) mg / L. < / RTI > The embryogenesis callus was subcultured in 2N6 fresh medium after inducing callus by incubation at 27 DEG C for 3 to 4 weeks. Agrobacterium-transformed genes containing the transgene were cultured in AB liquid medium, co-cultured with embryogenic calli for 20 minutes, and then cultured for 3 days. Cefotaxime was added to the sterilized water to wash the Agrobacterium until the Agrobacterium was completely removed. Subsequently, in a 2N6 medium, a culture medium containing cefotaxime and PPT (phosphinothricin) at 6 / / L was added For 3 weeks. The callus surviving without browning in 2N6 medium supplemented with cefotaxime and PPT was transferred to 2N6 medium supplemented with cefotaxime and PPT and cultured for 2 weeks. The cells were transferred to MSR medium (containing Maltose and Sorbitol in Duchefa MS medium) supplemented with cefotaxime and PPT for induction of shoots in the calli, and then cultured for 4 weeks. After rooting, rooting was performed prior to transfer to the greenhouse Treatment.

실시예Example 4-2:  4-2: OsGASA1OsGASA1 프로모터 삽입 벼 형질전환체 분석  Analysis of promoter-inserted rice plant transformants

상기 실시예 4-1에서 OsGASA1 프로모터 발현 벡터가 도입된 아그로박테리움 형질전환체를 이용하여 제작한 형질전환 벼에, OsGASA1 프로모터 발현 벡터가 제대로 삽입되었는지 확인하기 위하여, 상기 실시예 4-1에서 제작한 OsGASA1 프로모터가 도입된 벼 형질전환체의 게놈(genomic) DNA를 분리하여 PCR 분석을 수행하였다. In order to confirm whether the OsGASA1 promoter expression vector was properly inserted into the transgenic rice produced using the Agrobacterium transformant into which the OsGASA1 promoter expression vector was introduced in Example 4-1, Genomic DNA of an OsGASA1 promoter-introduced rice transformant was isolated and subjected to PCR analysis.

구체적으로, Inclone Genomic DNA prep kit(Inclone Cat# IN1003-0200)을 사용하여 상기 OsGASA1 프로모터가 삽입된 형질전환 벼의 잎에서 게놈 DNA를 추출하고, 상기 단편을 증폭하기 위한 도입 벡터에 존재하는 항생제 유전자에 대한 프라이머를 디자인하여 합성하였다. 상기 합성한 프라이머 세트인, PPT5: 5'-GGTCTGCACCATCGTCAACC-3'(서열번호 4)와 PPT3: 5'-TCAGATCTCGGTGACGGGCA-3'(서열번호 5)를 이용하여 상기 추출된 게놈 DNA를 주형으로 하여 PCR을 수행하였다. 이때 PCR은 PCR 증폭 조건으로 94℃에서 5분간 가열한 다음, 94℃에서 30초, 57℃에서 30초, 72℃에서 30초 가열하는 단계로 구성된 일련의 과정을 총 40회(cycle) 반복한 후, 이를 72℃에서 5분간 더 가열하는 조건으로 진행하였다. PCR 반응이 끝난 후 증폭된 PCR 산물은 전기영동 장치를 이용하여 1% 아가로즈 겔 상에 전개한 후 UV 하에서 전개된 반응 산물의 밴드를 확인하였다.Specifically, the genomic DNA was extracted from the leaves of transgenic rice plants into which the OsGASA1 promoter was inserted using an Inclone Genomic DNA prep kit (Inclone Cat # IN1003-0200), and an antibiotic gene Were designed and synthesized. PCR was performed using the extracted genomic DNA as a template using PPT5: 5'-GGTCTGCACCATCGTCAACC-3 '(SEQ ID NO: 4) and PPT3: 5'-TCAGATCTCGGTGACGGGCA-3' (SEQ ID NO: 5) Respectively. At this time, the PCR was performed under the conditions of PCR amplification for 5 minutes at 94 ° C., followed by heating at 94 ° C. for 30 seconds, at 57 ° C. for 30 seconds, and at 72 ° C. for 30 seconds, After that, it was further heated at 72 캜 for 5 minutes. After the PCR reaction, the amplified PCR products were developed on a 1% agarose gel using an electrophoresis apparatus and the band of the reaction product developed under UV was confirmed.

그 결과, 도 5에 나타난 바와 같이, 대조군으로 사용한 원품종(wild type)인 동진벼(DJ)에서는 PCR 증폭 산물이 나타나지 않은 데 반해, OsGASA1 프로모터 발현 벡터가 삽입된 형질전환 벼(15YS227, 15YS228, 15YS229)에서는 PCR 증폭 산물 밴드가 뚜렷하게 나타남을 확인할 수 있었다.As a result, as shown in FIG. 5, the PCR amplification product was not observed in the wild type DJ used as the control group, whereas the transgenic rice (15YS227, 15YS228, 15YS229) inserted with the OsGASA1 promoter expression vector ), It was confirmed that the product band of PCR amplification was distinct.

이러한 결과를 통하여, OsGASA1 프로모터 발현 벡터가 도입된 아그로박테리움 형질전환체를 이용하여 생산한 형질전환 벼에, OsGASA1 프로모터 발현 벡터가 제대로 삽입되었음을 알 수 있었다.These results indicate that the OsGASA1 promoter expression vector was correctly inserted into the transgenic rice produced using the Agrobacterium transformant into which the OsGASA1 promoter expression vector was introduced.

실시예Example 5:  5: OsGASA1OsGASA1 프로모터의 GUS 염색에 의한 발현 분석 Expression analysis by GUS staining of promoter

OsGASA1 프로모터의 조직 발현 검정을 위해, 상기 실시예 4-2에서 OsGASA1 프로모터 삽입이 확인된 형질전환 벼의 종자를 7일간 발아시킨 후, 유묘의 뿌리를 GUS 단백질 염색법으로 분석하였다. 이때, 조직을 투명화하여 염색 부위를 관찰하였으며, OsGASA1 프로모터가 작동되는 부위는 GUS 염색에 의해 파란색으로 염색되었다.In order to test the expression of the OsGASA1 promoter, seeds of transgenic rice in which the OsGASA1 promoter insertion was confirmed in Example 4-2 were germinated for 7 days, and the roots of the seedlings were analyzed by GUS protein staining. At this time, the tissue was clarified to observe the stained area, and the site where the OsGASA1 promoter was activated was stained blue by GUS staining.

상기 프로모터의 발현을 분석한 결과, 도 6에 나타난 바와 같이, 7일간 발아시킨 벼 유묘의 뿌리의 정단 및 측근 형성 위치에서 GUS 염색이 강하게 염색되는 것을 확인할 수 있었다.As a result of the analysis of the expression of the promoter, it was confirmed that GUS staining was strongly stained at the root and anterior root formation positions of the root of the rice seedlings germinated for 7 days as shown in Fig.

실시예Example 6:  6: OsGASA1OsGASA1 프로모터 삽입 형질전환 벼의 호르몬 반응 및 GUS 염색에 의한  Hormonal Response of Transgenic Transgenic Rice Plants Embedded with Promoters and GUS Staining OsGASA1OsGASA1 프로모터의 조직 발현 검정 Tissue expression assay of promoter

옥신(auxin)은 세포의 분열, 신장, 분화를 조절하는 호르몬이다. OsGASA1 프로모터가 삽입된 형질전환 벼의 호르몬 반응 및 OsGASA1 프로모터의 조직 발현 검정을 위해, 상기 실시예 4-2에서 OsGASA1 프로모터 삽입이 확인된 형질전환 벼의 종자를 PPT(포스피노트리신, phosphinothricin)가 포함된 1/2 MSO-Agar 배지에서 발아시켜 7일간 키웠다. 상기 7일간 키운 유묘를 옥신(IAA, Indole acetic acid)이 포함된 용액에서 16시간 배양한 후, 유묘의 뿌리를 GUS 단백질 염색법으로 분석하였다. 이때, 조직을 투명화하여 염색 부위를 관찰하였으며, OsGASA1 프로모터가 작동되는 부위는 GUS 염색에 의해 파란색으로 염색되었다. 한편, 대조군은 상기 형질전환 벼의 종자에 옥신(auxin) 대신 증류수(DW)를 처리하였다.Auxin is a hormone that regulates cell division, kidney, and differentiation. For the expression of the OsGASA1 promoter and the expression of the OsGASA1 promoter, the transgenic rice seeds in which OsGASA1 promoter insertion was confirmed in Example 4-2 were transformed with PPT (phosphinothricin) In the included 1/2 MSO-Agar medium Germinated and grown for 7 days. The seedlings grown for 7 days were cultured in a solution containing oxalate (IAA, Indole acetic acid) for 16 hours, and the roots of the seedlings were analyzed by GUS protein staining. At this time, the tissue was clarified to observe the stained area, and the site where the OsGASA1 promoter was activated was stained blue by GUS staining. On the other hand, the control group treated distilled water (DW) instead of auxin in the seeds of the transgenic rice plants.

생장과 세포분열을 촉진하는 호르몬인 옥신(auxin)을 처리하고, 상기 프로모터의 발현을 분석한 결과, 도 7에 나타난 바와 같이, 뿌리의 세포분열대(cell division zone)에서 옥신 처리에 의해 GUS 발현이 크게 증가함을 확인할 수 있었다.As a result of analysis of the expression of the promoter, auxin, which is a hormone that promotes growth and cell division, was treated. As shown in FIG. 7, GUS expression by auxin treatment in the cell division zone of roots Which is a significant increase.

이러한 결과를 통하여, OsGASA1 프로모터가 대표적인 단자엽 식물인 벼에서 목적 유전자를 주요하게 벼 유묘의 분열조직, 구체적으로 뿌리의 정단 및 측근에서 발현시킬 수 있으며, 세포분열을 촉진하는 호르몬인 옥신의 농도 조절을 통해 특정 위치에서 발현을 더 강하게 유도할 수 있음을 알 수 있었다.These results indicate that the OsGASA1 promoter can express the target gene in the rice plant, which is a typical monocotyledonous plant, in the cleavage structure of rice seedlings, specifically in the apical and anterior roots of roots, and the regulation of the concentration of oxine, It is possible to induce the expression more strongly at a specific position.

SmSpR: spectinomycin and streptomycin resistant
LB: left T-DNA border
Bar: bialaphos resistance gene
attR1: gateway attR1
OsGASAP: OsGASA1 promoter
attR2: gateway attR2
Egfp: enhanced green fluorescence protein
gus: beta-glucuronidase A
T35S: CaMV 35S terminator
RB: right T-DNA border
SmSpR: spectinomycin and streptomycin resistant
LB: left T-DNA border
Bar: bialaphos resistance gene
attR1: gateway attR1
OsGASAP: OsGASA1 promoter
attR2: gateway attR2
Egfp: enhanced green fluorescence protein
gus: beta-glucuronidase A
T35S: CaMV 35S terminator
RB: right T-DNA border

<110> Republic of Korea <120> Root-specific promoter derived from Oryza sativa and use thereof <130> P16R12D1629 <160> 5 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 2019 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsGASA1 promoter <400> 1 gtcagatgca acctcgggag tgaaggcttg ctggatctgg ggcatccatg cctagatccg 60 gtagctccct ggctcggtta gtgatgatag cagctccatt ttattagaga atgccggtgg 120 caatggtgca cgaaagtagg tcacctcgac gtgttgcatt gggctagggc ggttgcaaac 180 acacatgcga gcgagcacaa ctgacagtgg gactgcttta acattggtaa ctcggtggag 240 gccaaggtga aagcctagat ggcgacacct gtgggcgtcg ttcccttctt ggaggcatct 300 tttgtgtctc cccatcttgc cgtgttttga ttcgtggtag tccctagctt taccttgcat 360 tgacacataa gaatggcatt tgggaagttg gagctgcaac atcgaggcct ttgacaagct 420 tggcaacaat taatgactcg aagctttgct tgatttcatt tggggtttgg ccgttgtcct 480 ttgggaaatc ggagctgctg cgcgattgcg agcttggcag cgatgaccca agtcttaccc 540 gcgtcagtcg tgttttgctc cagtgtgagg tggtgagttt tttagtttgc aaggcttgta 600 ggtctagctc gcccatgcac cagtaagact agtgatcgtg aagtcggagc tgcggcatcg 660 acggggcgtg acatgcggca acgatgacat gagccctttt gaattgtgct tcagcgtggg 720 tcggatcttt gtccttactt ggtgtttcta ggcgaagtcg gagccgcccg atcacgtagg 780 tgatggtgtg atgacgataa tgtcaagtat atttgccagt ctgggagtct tgttttcttc 840 taatttgctg cttggccttg tcgtttttgt gttgagcagc gtttgttgag tgttgtacat 900 ggttgtcctt tttcgttgct gtggttgttt atgctagtta gaaagtttgt tgtggttttc 960 gctcaatttt tcctaattaa cgtatattgt aaggtctggt ctcattttct ctttaaaatg 1020 tgatattttc ttctttatat aaaacgtcag taacaacgtg accgttcaaa gaaaagaaca 1080 tgttttggtt gtccgtaaaa acaattttca tagtaaagct ttagcataaa ttaaaaaata 1140 agttatatat tgttccggcc agtgtataat actacgatct attcatcctc ctacaagctg 1200 agaacagatc ctttcagata gcatattagc atgcagtgct gatcgtagat ctcacactct 1260 tactgattca ctgaagtgtc tatgttaagc tcacttgcaa gtgttcccgg attgggcgtg 1320 cgtccacgtg aagcggcaca tcacatgtgc tgtgcacgcg cgcaaactgg caacctgcag 1380 gcagcagcta gccgcgcaaa tgcatcagtt caccaccacc gcccatatgc attcatggtc 1440 ctaagctcaa ttagctacta agatctgtgc cgatctgagc ggtggagtgt cccaaaaata 1500 aaaattctgg gatctctgct tgagcacaac ggcgaccgta aatgatgcga tcaatgcaga 1560 cttaattaaa ttaggataaa gttagtaaat ttacctgtca agacatggcc aagtgattgg 1620 taaatggaga tcgagacaac cttaaagaac ataagatcga atctttccag cacgaatgct 1680 atgatgaaaa ggttagatcg atgggggtga gggtgaactg aacatggtta catgcatgcg 1740 tatccatgag tactgaatta gccagctcct tgtcactgtg ttattccttt tgacgcatgt 1800 tgggagatga tgcatcgatg cgccctgtac ctgcttcgct gttttcccca acttgccagc 1860 ttctccatgg cgagaaagaa cagtggcaat gcaaactcgt cttggaaccc actgctttgc 1920 ctataaatat gtagctatag cttctctgct ttccgtcgct taacacagtt aacaccaacg 1980 cagtggtgct ctctcttcag ttagtggagc ttcagagaa 2019 <210> 2 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Os09g24840-PF <400> 2 caccgtcaga tgcaacctcg ggagtg 26 <210> 3 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Os09g24840-PR <400> 3 ttctctgaag ctccactaac tgaaga 26 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PPT5 <400> 4 ggtctgcacc atcgtcaacc 20 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PPT3 <400> 5 tcagatctcg gtgacgggca 20 <110> Republic of Korea <120> Root-specific promoter derived from Oryza sativa and use thereof <130> P16R12D1629 <160> 5 <170> KoPatentin 3.0 <210> 1 <211> 2019 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsGASA1 promoter <400> 1 gtcagatgca acctcgggag tgaaggcttg ctggatctgg ggcatccatg cctagatccg 60 gtagctccct ggctcggtta gtgatgatag cagctccatt ttattagaga atgccggtgg 120 caatggtgca cgaaagtagg tcacctcgac gtgttgcatt gggctagggc ggttgcaaac 180 acacatgcga gcgagcacaa ctgacagtgg gactgcttta acattggtaa ctcggtggag 240 gccaaggtga aagcctagat ggcgacacct gtgggcgtcg ttcccttctt ggaggcatct 300 tttgtgtctc cccatcttgc cgtgttttga ttcgtggtag tccctagctt taccttgcat 360 tgacacataa gaatggcatt tgggaagttg gagctgcaac atcgaggcct ttgacaagct 420 tggcaacaat taatgactcg aagctttgct tgatttcatt tggggtttgg ccgttgtcct 480 ttgggaaatc ggagctgctg cgcgattgcg agcttggcag cgatgaccca agtcttaccc 540 gcgtcagtcg tgttttgctc cagtgtgagg tggtgagttt tttagtttgc aaggcttgta 600 ggtctagctc gcccatgcac cagtaagact agtgatcgtg aagtcggagc tgcggcatcg 660 acggggcgtg acatgcggca acgatgacat gagccctttt gaattgtgct tcagcgtggg 720 tcggatcttt gtccttactt ggtgtttcta ggcgaagtcg gagccgcccg atcacgtagg 780 tgatggtgtg atgacgataa tgtcaagtat atttgccagt ctgggagtct tgttttcttc 840 taatttgctg cttggccttg tcgtttttgt gttgagcagc gtttgttgag tgttgtacat 900 ggttgtcctt tttcgttgct gtggttgttt atgctagtta gaaagtttgt tgtggttttc 960 gctcaatttt tcctaattaa cgtatattgt aaggtctggt ctcattttct ctttaaaatg 1020 tgatattttc ttctttatat aaaacgtcag taacaacgtg accgttcaaa gaaaagaaca 1080 tgttttggtt gtccgtaaaa acaattttca tagtaaagct ttagcataaa ttaaaaaata 1140 agttatatat tgttccggcc agtgtataat actacgatct attcatcctc ctacaagctg 1200 agaacagatc ctttcagata gcatattagc atgcagtgct gatcgtagat ctcacactct 1260 tactgattca ctgaagtgtc tatgttaagc tcacttgcaa gtgttcccgg attgggcgtg 1320 cgtccacgtg aagcggcaca tcacatgtgc tgtgcacgcg cgcaaactgg caacctgcag 1380 gcagcagcta gccgcgcaaa tgcatcagtt caccaccacc gcccatatgc attcatggtc 1440 ctaagctcaa ttagctacta agatctgtgc cgatctgagc ggtggagtgt cccaaaaata 1500 aaaattctgg gatctctgct tgagcacaac ggcgaccgta aatgatgcga tcaatgcaga 1560 cttaattaaa ttaggataaa gttagtaaat ttacctgtca agacatggcc aagtgattgg 1620 taaatggaga tcgagacaac cttaaagaac ataagatcga atctttccag cacgaatgct 1680 atgatgaaaa ggttagatcg atgggggtga gggtgaactg aacatggtta catgcatgcg 1740 tatccatgag tactgaatta gccagctcct tgtcactgtg ttattccttt tgacgcatgt 1800 tgggagatga tgcatcgatg cgccctgtac ctgcttcgct gttttcccca acttgccagc 1860 ttctccatgg cgagaaagaa cagtggcaat gcaaactcgt cttggaaccc actgctttgc 1920 ctataaatat gtagctatag cttctctgct ttccgtcgct taacacagtt aacaccaacg 1980 cagtggtgct ctctcttcag ttagtggagc ttcagagaa 2019 <210> 2 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Os09g24840-PF <400> 2 caccgtcaga tgcaacctcg ggagtg 26 <210> 3 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Os09g24840-PR <400> 3 ttctctgaag ctccactaac tgaaga 26 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PPT5 <400> 4 ggtctgcacc atcgtcaacc 20 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PPT3 <400> 5 tcagatctcg gtgacgggca 20

Claims (9)

서열번호 1의 염기서열로 이루어지는, 벼 유묘의 뿌리 조직에서 특이적으로 발현을 유도하는 프로모터.
A promoter comprising a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, which specifically induces expression in the root tissue of rice seedlings.
제1항의 프로모터와 작동 가능하게 연결된, 목적 단백질을 암호화하는 외래 유전자를 포함하는 재조합 발현 벡터.
A recombinant expression vector comprising a foreign gene operably linked to the promoter of claim 1 and encoding a protein of interest.
제2항의 벡터에 의해 형질전환된 형질전환체.
A transformant transformed by the vector of claim 2.
제3항에 있어서, 상기 형질전환체는 아그로박테리움 투메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens)인 것인 형질전환체.
4. The transformant according to claim 3, wherein the transformant is Agrobacterium tumefaciens .
제2항에 따른 벡터 또는 제3항에 따른 형질전환체로 형질전환된 벼(Oryza sativa) 식물체.
3. A rice ( Oryza sativa ) plant transformed with the vector according to claim 2 or the transformant according to claim 3.
삭제delete 삭제delete a) 서열번호 1의 염기서열로 이루어지는 프로모터와 이와 작동가능하게 연결된 목적 단백질을 암호화하는 외래 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 제조하는 단계;
b) 상기 재조합 발현 벡터로 아그로박테리움(Agrobacterium tumefaciens)을 형질전환시켜 형질전환된 아그로박테리움을 제조하는 단계; 및
c) 상기 형질전환된 아그로박테리움을 벼 식물체에 감염시키는 단계;
를 포함하는, 목적 단백질이 벼 유묘의 뿌리 조직에서 특이적으로 발현된 형질전환 벼 식물체의 제조 방법.
a) preparing a recombinant vector comprising a promoter consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and a foreign gene encoding a target protein operably linked thereto;
b) transforming Agrobacterium tumefaciens with the recombinant expression vector to produce transformed Agrobacterium; And
c) infecting the rice plant with the transformed Agrobacterium;
Wherein the target protein is specifically expressed in the root tissue of the rice seedling seedlings.
제1항의 프로모터 또는 제2항의 벡터로 벼를 형질전환하여 벼 유묘의 뿌리 조직에서 목적 단백질의 발현을 유도하는 방법.A method for inducing expression of a target protein in a root tissue of a rice seedling by transforming rice with the promoter of claim 1 or the vector of claim 2.
KR1020160148994A 2016-11-09 2016-11-09 Root―specific promoter derived from Oryza sativa and use thereof KR101825960B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160148994A KR101825960B1 (en) 2016-11-09 2016-11-09 Root―specific promoter derived from Oryza sativa and use thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160148994A KR101825960B1 (en) 2016-11-09 2016-11-09 Root―specific promoter derived from Oryza sativa and use thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101825960B1 true KR101825960B1 (en) 2018-02-08

Family

ID=61232267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160148994A KR101825960B1 (en) 2016-11-09 2016-11-09 Root―specific promoter derived from Oryza sativa and use thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101825960B1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GenBank Accession Number AP014965 (2015.10.10.)*

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20150085846A (en) Tal-Mediated Transfer DNA Insertion
Koyama et al. Promoter of Arabidopsis thaliana phosphate transporter gene drives root-specific expression of transgene in rice
Khvatkov et al. Transformation of Wolffia arrhiza (L.) Horkel ex Wimm
CN110734482A (en) Lilium regale WRKY transcription factor gene LrWRKY4 and application thereof
CN107012147B (en) Drought and/or high-salt induction promoter SlWRKY8P from tomato and application thereof
KR102145626B1 (en) OsNFY16 promoter specific for plant seed embryo and uses thereof
KR101825960B1 (en) Root―specific promoter derived from Oryza sativa and use thereof
KR101677067B1 (en) Seedspecific promoter derived from Oryza sativa and use thereof
KR101642797B1 (en) Endosperm-specific expression promoter derived from oryza sativa and use thereof
KR101293747B1 (en) Tissue-specific promoter derived from Oryza sativa and use thereof
KR101922429B1 (en) Constitutive promoter derived from chrysanthemum and use thereof
KR100862599B1 (en) Promoter for the high level expression in plant-cell culture and vector using the same
CN106399312B (en) Inducible promoter NtPCS1P and application thereof
KR102081963B1 (en) Promoter specific for plant seed embryo and uses thereof
EP3057980A1 (en) Tissue specific plant promoter and uses thereof
KR101494191B1 (en) Promoter for directing the guard-cell specific expression
KR101383376B1 (en) OsTCP6 promoter derived from Oryza sativa and use thereof
KR102390866B1 (en) Constitutive promoter derived from chrysanthemum and use thereof
KR101508747B1 (en) Scutellum specific expression promoter from rice and use thereof
JP4474540B2 (en) Shoot vascular bundle-specific expression promoter
CN112322621B (en) Eucommia DIR1 gene MeJA response promoter and application thereof
KR101437606B1 (en) Promoter from brassica and plant transformed with the same
JP4919305B2 (en) Promoter with leaf-specific expression activity
JP4505627B2 (en) Promoter with green tissue specific expression activity
KR101437613B1 (en) Promoter from rice and use thereof

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant