KR101898392B1 - Method for increasing regeneration efficiency of plant using atx4 gene and plant thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for increasing regeneration efficiency of a plant using an ATX4 gene derived from Arabidopsis thaliana, a method for manufacturing a transgenic plant having increased regeneration efficiency, a transgenic plant manufactured thereby, and a composition for increasing plant regeneration efficiency. The present invention enhances the low regeneration efficiency of the plant transformation process, thereby enabling the regeneration of various plant species.

Description

애기장대 유래 ATX4 유전자를 이용한 식물체의 재분화 효율 증가 방법 및 그에 따른 식물체{METHOD FOR INCREASING REGENERATION EFFICIENCY OF PLANT USING ATX4 GENE AND PLANT THEREOF}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for increasing the regeneration efficiency of a plant using the ATX4 gene derived from Arabidopsis thaliana and a method for increasing plant regeneration efficiency using the ATX4 gene derived from Arabidopsis thaliana.

본원은 애기장대 유래 ATX4 유전자를 이용한 식물체의 재분화 효율 증가 방법, 재분화 효율이 증가된 형질전환 식물체의 제조 방법, 이에 의해 제조된 형질전환 식물체, 및 식물의 재분화 효율을 증가시키기 위한 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a method for increasing the regeneration efficiency of a plant using the Arabidopsis thaliana ATX4 gene, a method for producing a transgenic plant having an increased regeneration efficiency, a transgenic plant produced thereby, and a composition for increasing plant regeneration efficiency.

식물은 분화된 체세포로부터 세포의 탈분화(reprogramming)를 자극하는 현저한 능력을 가지고 있으며, 이후의 재분화(regeneration) 과정은 만능(pluripotent) 캘러스로부터 새로운 식물을 유도한다. 옥신 및 시토키닌의 적절한 비율은 캘러스 형성 뿐만 아니라 기관 재분화에도 필수적이다. 이와 마찬가지로, 호르몬 생합성 유전자 및 시그널 등의 유전적 요소는 다양한 조직 이식편으로부터의 식물 재분화와 연관되어 있다.Plants have a remarkable ability to stimulate reprogramming of cells from differentiated somatic cells, and subsequent regeneration processes induce new plants from pluripotent calli. The proper ratio of auxin and cytokinin is essential for callus formation as well as for regeneration of the organs. Likewise, genetic elements such as hormone biosynthesis genes and signals are associated with plant regeneration from various tissue grafts.

특히, 조직 정체성의 전환은 효율적인 세포 탈분화 및 기관 재분화를 촉진하는 데에 필수적인 과정이다. 캘러스 조직은 뿌리 분열 조직의 특성들과 유사하고, 분자 특성들은 또한 유도된 캘러스가 뿌리 분열 유전자를 전위적으로(ectopically) 발현한다는 면에서 유사성을 가진다. 그러나, 캘러스는 인 비트로 조직 배양 방법에 의해 모든 조직 이식편으로부터, 심지어 지상부에서도, 효율적으로 유도될 수 있다. 이어서 유도된 만능 캘러스는 성공적인 전 식물 재분화를 위해 싹 형성(shoot formation)이 우선적으로 시도된다. 따라서, 잎에서 캘러스(leaf-to-callus; 뿌리-유사 조직) 탈분화 및 캘러스에서 잎(callus-to-leaf) 재분화로 구성되는 2-단계 조직 정체성 변화는, 잎 이식편으로부터 유래되는 인 비트로 조직 배양 중에 일어난다.In particular, the shift in organizational identity is an essential process for promoting efficient cell depletion and tracheal regeneration. Callus tissues are similar to those of root division tissues, and molecular characteristics are also similar in that the induced calli express ectopically the root cleavage genes. However, the callus can be efficiently induced from all the tissue grafts, even at the ground level, by an in vitro tissue culture method. Subsequently, the induced pluripotent callus is preferentially subjected to shoot formation for successful whole plant regeneration. Thus, the two-step tissue identity change, which consists of leaf-to-callus dedifferentiation from the leaves and callus-to-leaf regeneration from the leaves, is an in vitro tissue culture derived from leaf grafts .

축적된 연구 결과들은 조직 정체성이 주로 전-유전체 염색질 구성에 의해 설정된다는 것을 시사한다. 일반적으로, 분화된 세포들은 조직 정체성을 특정하는 안정한 유전자 발현 프로필을 유도하는 닫힌 염색질 상태를 가지나, 반면 만능 줄기 세포들은 잠재적으로 다양한 세포 정체성으로의 분화가 가능한 열린 염색질 상태를 가진다. 그 근거로서, PcG(Polycomb 그룹) 및 TrxG(Trithorax 그룹) 단백질은 광범위 세포 탈분화 및 진핵 생물의 기관 재분화에 관련된다. 그러나, 재분화에 대한 식물의 주목할만한 능력에도 불구하고, 식물 재분화 중의 대규모 유전자 발현의 변화에 따른 조직 정체성 전환을 유도하는 포괄적인 후성적 메커니즘에 대해서는 아직 많이 알려져 있지 않다.Accumulated studies suggest that organizational identity is largely established by pre-dielectrophoretic chromatin composition. In general, differentiated cells have a closed chromatin state that induces a stable gene expression profile that identifies tissue identity, while pluripotent stem cells have an open chromatin state capable of differentiating into potentially diverse cellular identities. As a basis, PcG (Polycomb group) and TrxG (Trithorax group) proteins are involved in broad cell depletion and eukaryotic organ regeneration. However, despite the remarkable ability of plants to regenerate, a comprehensive postural mechanism to induce tissue identity conversion due to large-scale gene expression changes during plant regeneration is not yet known.

1. P. Che, S. Lall, D. Nettleton, S. H. Howell, Gene expression programs during shoot, root, and callus development in Arabidopsis tissue culture. Plant Physiol. 141, 620-637 (2006). 1. P. Che, S. Lall, D. Nettleton, S. H. Howell, Gene expression programs during shoot, root, and callus development in Arabidopsis tissue culture. Plant Physiol. 141, 620-637 (2006). 2. J. Duclercq, B. Sangwan-Norreel, M. Catterou, R. S. Sangwan, De novo shoot organogenesis: from art to science. Trends Plant Sci. 16, 597-606 (2011). 2. J. Duclercq, B. Sangwan-Norreel, M. Catterou, R. S. Sangwan, De novo shoot organogenesis: from art to science. Trends Plant Sci. 16, 597-606 (2011). 3. M. Fan, C. Xu, K. Xu, Y. Hu, LATERAL ORGAN BOUNDARIES DOMAIN transcription factors direct callus formation in Arabidopsis regeneration. Cell Res. 22, 1169-1180 (2012). 3. M. Fan, C. Xu, K. Xu, Y. Hu, LATERAL ORGAN BOUNDARIES DOMAIN transcription factors direct callus formation in Arabidopsis regeneration. Cell Res. 22, 1169-1180 (2012). 4. B. Bai, Y. H. Su, J. Yuan, X. S. Zhang, Induction of somatic embryos in Arabidopsis requires local YUCCA expression mediated by the down-regulation of ethylene biosynthesis. Mol. Plant 6, 1247-1260 (2013).4. B. Bai, Y. H. Su, J. Yuan, X. S. Zhang, Induction of somatic embryos in Arabidopsis requires local YUCCA expression mediated by down-regulation of ethylene biosynthesis. Mol. Plant 6,1247-1260 (2013). 5. W. Ckurshumova, T. Smirnova, D. Marcos, Y. Zayed, T. Berleth, Irrepressible MONOPTEROS/ARF5 promotes de novo shoot formation. New Phytol. 204, 556-566 (2014). 5. W. Ckurshumova, T. Smirnova, D. Marcos, Y. Zayed, T. Berleth, Irrepressible MONOPTEROS / ARF5 promotes de novo shoot formation. New Phytol. 204, 556-566 (2014). 6. K. Sugimoto, Y. Jiao, E. M. Meyerowitz, Arabidopsis regeneration from multiple tissues occurs via a root development pathway. Dev. Cell 18, 463-471 (2010). 6. K. Sugimoto, Y. Jiao, E. M. Meyerowitz, Arabidopsis regeneration from multiple tissues occurs via a root development pathway. Dev. Cell 18, 463-471 (2010). 7. A. Kareem, K. Durgaprasad, K. Sugimoto, Y. Du, A. J. Pulianmackal, Z. B. Trivedi, P. V. Abhayadev, V. Pinon, E. M. Meyerowitz, B. Scheres, K. Prasad, PLETHORA genes control regeneration by a two-step mechanism. Curr. Biol. 25, 1017-1030 (2015).7. A. Kareem, K. Durgaprasad, K. Sugimoto, Y. Du, AJ Pulianmackal, ZB Trivedi, PV Abhayadev, V. Pinon, EM Meyerowitz, B. Scheres, K. Prasad, PLETHORA genes control regeneration by a two- step mechanism. Curr. Biol. 25, 1017-1030 (2015). 8. T. Katsuyama, R. Paro, Epigenetic reprogramming during tissue regeneration. FEBS Lett. 585, 1617-1624 (2011). 8. T. Katsuyama, R. Paro, Epigenetic reprogramming during tissue regeneration. FEBS Lett. 585, 1617-1624 (2011). 9. P. Delgado-Olguin, F. Recillas-Targa, Chromatin structure of pluripotent stem cells and induced pluripotent stem cells. Brief. Funct. 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Tischfield, Chromatin structure, pluripotency and differentiation. Exp. Biol. Med. 238, 259-270 (2013). 12. T. Chen, S. Y. Dent, Chromatin modifiers and remodellers: regulators of cellular differentiation. Nat. Rev. Genet. 15, 93-106 (2014). 12. T. Chen, S. Y. Dent, Chromatin modifiers and remoders: regulators of cellular differentiation. Nat. Rev. Genet. 15, pp. 93-106 (2014). 13. V. M. Shchuka, N. Malek-Gilani, G. Singh, L. Langroudi, N. K. Dhaliwal, S. D. Moorthy, S. Davidson, N. N. Macpherson, J. A. Mitchell, Chromatin dynamics in lineage commitment and cellular reprogramming. Genes 17, 641-661 (2015). 13. V. M. Shchuka, N. Malek-Gilani, G. Singh, L. Langroudi, N. K. Dhaliwal, S. D. Moorthy, S. Davidson, N. N. Macpherson, J. A. Mitchell, Chromatin dynamics in lineage commitment and cellular reprogramming. Genes 17,641-661 (2015). 14. D. C. Kraushaar, K. Zhao, The epigenomics of embryonic stem cell differentiation. Int. J. Biol. Sci. 9, 1134-1144 (2013). 14. D. C. Kraushaar, K. Zhao, The epigenomics of embryonic stem cell differentiation. Int. J. Biol. Sci. 9, 1134-1144 (2013). 15. C. He, X. Chen, H. Huang, L. Xu, Reprogramming of H3K27me3 is critical for acquisition of pluripotency from cultured Arabidopsis tissues. PLoS Genet. 8, e1002911 (2012). 15. C. He, X. Chen, H. Huang, L. Xu, Reprogramming of H3K27me3 is critical for acquisition of pluripotency from cultured Arabidopsis tissues. PLoS Genet. 8, e1002911 (2012). 16. Z. Avramova, Evolution and pleiotropy of TRITHORAX function in Arabidopsis. Int. J. Dev. Biol. 53, 371-381 (2009). 16. Z. Avramova, Evolution and pleiotropy of TRITHORAX function in Arabidopsis. Int. J. Dev. Biol. 53, 371-381 (2009). 17. C. E. Bita, T. Gerats, Plant tolerance to high temperature in a changing environment: scientific fundamentals and production of heat stress-tolerant crops. Front. Plant Sci. 4, 273 (2013). 17. C. E. Bita, T. 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R. Fink, J. L. Celenza, Arabidopsis ALF4 encodes a nuclear-localized protein required for lateral root formation. Plant J. 37, 340-353 (2004). 21. B. Shang, C. Xu, X. Zhang, H. Cao, W. Xin, Y. Hu, Very-long-chain fatty acids restrict regeneration capacity by confining pericycle competence for callus formation in Arabidopsis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 3, 5101-5106 (2016).21. B. Shang, C. Xu, X. Zhang, H. Cao, W. Xin, Y. Hu, Very-long-chain fatty acids and their ability to restrict regeneration by pericycle competence for callus formation in Arabidopsis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 3, 5101-5106 (2016). 22. D. E. Schones, X. Chen, C. Trac, R. Setten, P. J. Paddison, G9a/GLP-dependent H3K9me2 patterning alters chromatin structure at CpG islands in hematopoietic progenitors. Epigenetics Chromatin 7, 23 (2014). 22. D. E. Schones, X. Chen, C. Trac, R. Setten, P. J. Paddison, G9a / GLP-dependent H3K9me2 patterning alters chromatin structure at CpG islands in hematopoietic progenitors. Epigenetics Chromatin 7, 23 (2014). 23. M. J. Boland, K. L. Nazor, J. F. Loring, Epigenetic regulation of pluripotency and differentiation. Circ. Res. 115, 311-324 (2014).23. M. J. Boland, K. L. Nazor, J. F. Loring, Epigenetic regulation of pluripotency and differentiation. Circ. Res. 115, 311-324 (2014). 24. P. Venkatesh, I. V. Panyutin, E. Remeeva, R. D. Neumann, I. G. Panyutin, Effect of chromatin structure on the extent and distribution of DNA double strand breaks produced by ionizing radiation; comparative study of hESC and differentiated cells lines. Int. J. Mol. Sci. 17, pii: E58 (2016). 24. P. Venkatesh, I. V. Panyutin, E. Remeeva, R. D. Neumann, I. G. Panyutin, Effect of chromatin structure on the extent and distribution of DNA double strand breaks produced by ionizing radiation; comparative study of hESC and differentiated cells lines. Int. J. Mol. Sci. 17, pii: E58 (2016). 25. T. Hruz, O. Laule., G. Szabo, F. Wessendorp, S. Bleuler, L. Oertle, P. Widmayer, W. Gruissem, P. Zimmermann, Genevestigator v3: a reference expression database for the meta-analysis of transcriptomes. Adv. Bioinformatics 2008, 420747 (2008).25. T. Hruz, O. Laule, G. Szabo, F. Wessendorp, S. Bleuler, L. Oertle, P. Widmayer, W. Gruissem, P. Zimmermann, Genevestigator v3: analysis of transcriptomes. Adv. Bioinformatics 2008, 420747 (2008). 26. Y. Tamada, J. Y. Yun, S. C. Woo, R. M. Amasino, ARABIDOPSIS TRITHORAX-RELATED7 is required for methylation of lysine 4 of histone H3 and for transcriptional activation of FLOWERING LOCUS C. Plant Cell 21, 3257-3269 (2009).26. Y. Tamada, J. Y. Yun, S. C. Woo, R. M. Amasino, ARABIDOPSIS TRITHORAX-RELATED 7 is required for methylation of lysine 4 of histone H3 and for transcriptional activation of FLOWERING LOCUS C. Plant Cell 21, 3257-3269 (2009).

식물 형질전환에 있어서 가장 큰 허들은 낮은 재분화 효율에 있는 것으로 알려져 있다. 고부가가치의 작물을 농생명공학적으로 육종하기 위해서는 형질전환 과정이 필요한데, 조직의 탈분화 (캘러스 형성, callus formation) 후에 일어나는 재분화 과정의 효율이 매우 낮아 작물의 형질전환이 매우 제한적으로 이루어지고 있는 상황이다. 본원에서는 재분화 증진 유전자를 동정하고 이를 도입함으로써 식물의 재분화 효율을 실질적으로 개선할 수 있는 기술을 제공하고자 한다.The greatest hurdle in plant transformation is known to be low regeneration efficiency. In order to cultivate high value-added crops agronomically, transgenic processes are required. The regeneration process after the callus formation of the tissues is very inefficient, and the transformation of the crops is very limited. The present invention aims to provide a technology which can substantially improve the regeneration efficiency of plants by identifying and introducing regeneration promoting genes.

그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본원의 제 1 측면은, 애기장대 유래의 ATX4 단백질을 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 식물세포에 형질전환하는 것을 포함하는, 식물체의 재분화(regeneration) 효율을 증가시키는 방법을 제공할 수 있다.The first aspect of the present invention can provide a method for increasing plant regeneration efficiency, including transforming a plant cell with a recombinant vector comprising a gene encoding Arabidopsis thaliana ATX4 protein.

본원의 제 2 측면은, 애기장대 유래의 ATX4 단백질을 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 식물체를 형질전환하는 것을 포함하는, 재분화 효율이 증가된 형질전환 식물체의 제조 방법을 제공할 수 있다.The second aspect of the present invention can provide a method of producing a transgenic plant having an increased regeneration efficiency, which comprises transforming a plant using a recombinant vector comprising a gene encoding Arabidopsis thaliana ATX4 protein .

본원의 제 3 측면은, 본원의 제 2 측면의 방법에 의해 제조된, 애기장대 유래의 ATX4 단백질을 코딩하는 유전자를 가지는 형질전환 식물체 또는 이의 종자를 제공할 수 있다.A third aspect of the present invention provides a transgenic plant having a gene encoding Arabidopsis thaliana ATX4 protein, or a seed thereof, produced by the method of the second aspect of the present invention.

본원의 제 4 측면은, 애기장대 유래의 ATX4 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는, 식물의 재분화 효율을 증가시키기 위한 조성물을 제공할 수 있다.The fourth aspect of the present invention can provide a composition for increasing plant regeneration efficiency, which comprises, as an active ingredient, a gene encoding ATX4 protein derived from Arabidopsis thaliana.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 구현예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 구현예 및 실시예가 존재할 수 있다.The above-described task solution is merely exemplary and should not be construed as limiting the present invention. In addition to the exemplary implementations described above, there may be additional implementations and embodiments described in the drawings and detailed description of the invention.

본원에서는 식물의 지상부 재분화를 촉진하는 ATX4 유전자를 발굴하였고, 상기 ATX4 단백질은 지상부 정체성을 결정하는 다양한 유전자를 양성적으로 조절함으로써 탈분화된 세포로부터 지상부 조직을 효율적으로 유도한다는 사실을 최초로 밝혔다. 특히, 염색질 조절제인 ATX4(ARABIDOPSIS TRITHORAX 4)/SDG16(SET DOMAIN GROUP 16)이 적절한 세포 탈분화 및 재분화를 위해 비트로 조직배양 전 과정에서 극적으로 조절된다는 것을 발견하였다. The ATX4 gene, which promotes the regeneration of the plant topology, was first discovered by the present invention, and the ATX4 protein efficiently induced superficial tissues from dedifferentiated cells by positively controlling various genes that determine the topological identity. In particular, it has been found that chromatin regulator in ATX4 (ARABIDOPSIS TRITHORAX 4) / SDG16 (SET DOMAIN GROUP 16) that dramatically controlled in this process in vitro tissue culture prior to an appropriate cell dedifferentiation and regeneration.

이러한 발견을 이용하여 식물 형질전환 과정의 낮은 재분화 효율을 개선하고 이를 통해 다양한 식물종의 재분화를 가능하게 함으로써 농생명공학적 작물 형질전환이 보다 광범위하게 일어날 수 있도록 기여할 수 있으며, 육종연한을 단축시키고 육종과정의 효율화를 가능하게 할 수 있을 것으로 기대된다.Using these findings, it is possible to improve the low regeneration efficiency of the plant transformation process, thereby enabling regeneration of various plant species, thereby contributing to broader transformation of agronomic crops, shortening breeding period, It is expected that it will be possible to improve the efficiency of the system.

도 1은 atx4 -2 돌연변이의 향상된 세포 탈분화 능력을 보여주는 도면이다. 도 1a는 캘러스 형성을 보여주는 사진으로서, 2 주령 야생형 및 atx4-2 모종의 세 번째 잎으로부터의 잎 이식편을 캘러스 유도 배지(CIM) 상에서 캘러스 유도에 사용하였다 (n > 30). 플레이트를 연속적인 암조건 하에서 2 주 동안 배양하고 사진을 찍었다 (스케일 바 = 5 mm). 도 1b는 생체중 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 30 개의 캘러스를 수집하여 생체중을 측정하였으며, 야생형과 돌연변이 간의 통계적으로 유의한 차이는 별표로 표시하였다 (스튜던트의 t 검정, *P < 0.05). 막대는 평균의 표준 오차를 나타낸다.
도 2는 지상부-발현 유전자를 대량으로 조절하는 ATX4의 능력을 보여주는 도면이다. 도 2a는 양방향 계층적 클러스터링 히트 맵(Two-way hierarchical clustering heat map)을 나타낸다. 총 1,569 개의 유전자가 Z-점수 계산을 사용하여 표준화되었다. 야생형 및 atx4-2 캘러스에서 차별적으로 발현된 전사물이 클러스터되었다. 우상단 모서리의 색상 키는 히트 맵의 색상을 나타낸다. 도 2b는 atx4-2(ATX4 돌연변이체)에서 차등적으로 발현된 유전자의 수를 나타내는 그래프이다. 도 2c는 atx4-2에서 하향조절되는 유전자의 조직 특이적인 발현을 보여주는 것으로서, 상위 80 개 유전자를 Genevestigator로 분석하였다. 도 2d는 atx4-2 캘러스에서 잎 정체성 유전자의 발현을 보여주는 그래프이다. 전사체 축적은 RT-qPCR에 의해 분석되었으며, eIF4a 유전자는 내부 대조군으로 사용되었다. 3 반복 실험의 평균을 사용하였으며, 야생형과 돌연변이 캘러스 간의 통계적으로 유의한 차이는 별표로 표시되었다 (스튜던트의 t 검정, *P < 0.05). 막대는 평균의 표준 오차를 나타낸다. (DAC: days after incubation on CIM). 도 2e는 atx4 -2 캘러스에서 뿌리 정체성 유전자의 발현을 보여주는 그래프이다.
도 3은 캘러스 형성 동안 ATX4가 지상부 정체성 유전자에서 H3K4me3 침적을 촉진한다는 것을 보여주는 도면이다. 도 3a는 atx4 -2에서 주요 히스톤 마크의 전체 축적을 보여주는 면역 블롯 결과이다. 미성숙 캘러스를 면역 블롯 분석을 위해 수집하였으며, 변형된 주요 히스톤 단백질 (화살표)은 상응하는 항체를 이용하여 면역학적으로 검출되었다. 쿠마시 블루 염색된 겔의 일부가 로딩 대조군으로 표시되었다. 도 3b는 atx4-2에서 지상부 정체성 유전자에서의 H3K4me3 축적을 보여주는 그래프이다. 침전된 DNA의 농축이 ChIP-qPCR에 의해 분석되었으며, 통계적으로 유의한 차이는 별표로 표시되었다 (스튜던트의 t 검정, *P < 0.05). 막대는 평균의 표준 오차를 나타낸다.
도 4는 ATX4의 지상부 재분화 능력 촉진능을 보여주는 도면이다. 도 4a는 지상부 재분화 중 ATX4의 발현을 보여주는 그래프이다 (DAS: days after incubation on SIM). 도 4b는 지상부 재분화를 보여주는 사진 이미지이다. CIM 상에서 2 주 동안 배양한 캘러스를 사용하여 지상부 유도 배지(SIM)에서 지상부 재분화를 유도하였으며 (n > 30), 플레이트를 연속적인 광조건 하에서 2 주 동안 배양하고 사진을 찍었다 (스케일 바 = 5 mm). 도 4c는 지상부 재분화를 정량화하여 나타낸 그래프이다. 캘러스로부터 재분화된 본엽의 수를 측정하였으며 (n > 30), 야생형과 atx4-2 간의 통계적으로 유의한 차이는 별표로 표시되었다 (스튜던트의 t 검정, *P < 0.05). 도 4d는 지상부 재분화 중 atx4 -2에서 지상부 정체성 유전자의 발현을 보여주는 그래프이다. 도 4e는 작업 다이아그램을 나타내는 것이다. ATX4 , CLFSWN의 발현은 조직 정체성을 적절하게 확립하기 위해 재분화 과정 동안 동적으로 변동하며, ATX4와 PRC2 요소들의 상보적인 발현은 균형잡힌 식물 재분화를 보장한다.
도 5는 ATX4를 과발현하도록 형질전환된 식물체의 재분화 효율 증진 효과를 보여주는 그래프이다.
Brief Description of the Drawings Figure 1 is a plot showing improved cell depolarization ability of the atx4 -2 mutation. FIG. 1A is a photograph showing callus formation. Leaf grafts from the third leaf of two-week-old wild type and atx4-2 seedlings were used for callus induction on callus induction medium (CIM) (n> 30). Plates were incubated for 2 weeks under continuous dark conditions and photographed (scale bar = 5 mm). FIG. 1B is a graph showing the result of living body weight measurement. Thirty of the calluses were collected to measure live weight, and statistically significant differences between wild type and mutant were marked with an asterisk (Student's t-test, * P < 0.05). The bar represents the standard error of the mean.
Figure 2 is a graph showing the ability of ATX4 to massively regulate the over-expression gene. Figure 2a shows a two-way hierarchical clustering heat map. A total of 1,569 genes were standardized using Z-score calculation. Differentially expressed transcripts were clustered in wild type and atx4-2 callus. The color key at the upper right corner represents the color of the heat map. 2B is a graph showing the number of genes that are differentially expressed in ATX4-2 (ATX4 mutant). Figure 2c shows as a tissue-specific expression of genes that are down-regulated in atx4-2, analyzed the top 80 genes in Genevestigator. Figure 2d is a graph showing the expression of the leaf identity gene in the atx4-2 callus. Transcript accumulation was analyzed by RT-qPCR and the eIF4a gene was used as an internal control. Averages of three replicates were used and statistically significant differences between wild-type and mutant calli were marked with an asterisk (Student's t-test, * P <0.05). The bar represents the standard error of the mean. (DAC: days after incubation on CIM). Figure 2e is a graph showing the expression of genes in the root identity atx4 -2 callus.
Figure 3 is a plot showing that ATX4 promotes H3K4me3 deposition in the superficial identity gene during callus formation. Figure 3a is an immunoblot showing the overall results of the accumulation in the main histone marks atx4 -2. Immature calli were collected for immunoblot analysis and the modified major histone proteins (arrows) were detected immunologically using the corresponding antibodies. A portion of the Coomassie blue stained gel was labeled as loading control. FIG. 3B is a graph showing H3K4me3 accumulation in the superficial identity gene at atx4-2 . FIG. Concentration of precipitated DNA was analyzed by ChIP-qPCR, and statistically significant differences were marked by an asterisk (Student's t-test, * P < 0.05). The bar represents the standard error of the mean.
FIG. 4 is a graph showing the ability of the ATX4 to promote the regeneration ability of the above-ground part. FIG. 4A is a graph showing the expression of ATX4 during topical regeneration (DAS: days after incubation on SIM). 4B is a photographic image showing the overgrowth of the land surface. (N> 30) using a callus cultured on CIM for 2 weeks, and photographed (scale bar = 5 mm) for 2 weeks under continuous light conditions. . 4C is a graph showing the quantification of the overgrowth of the ground surface. The number of regenerated leaflets from the callus was measured (n> 30) and statistically significant differences between wild type and atx4-2 were marked with an asterisk (Student's t-test, * P <0.05). Figure 4d is a graph showing the expression of the gene in the above-ground identity atx4 -2 regeneration of aerial parts. Figure 4e shows a working diagram. The expression of ATX4 , CLF and SWN dynamically fluctuates during the regeneration process to properly establish tissue identity, and the complementary expression of ATX4 and PRC2 elements ensures balanced plant regeneration.
5 is a graph showing the effect of promoting regeneration efficiency of a plant transformed to overexpress ATX4.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, portions not related to the description are omitted.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout this specification, when an element is referred to as "including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다. The terms "about "," substantially ", etc. used to the extent that they are used throughout the specification are intended to be taken to mean the approximation of the manufacturing and material tolerances inherent in the stated sense, Accurate or absolute numbers are used to help prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the referenced disclosure. The word " step (or step) "or" step "used to the extent that it is used throughout the specification does not mean" step for.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term "combination thereof" included in the expression of the machine form means one or more combinations or combinations selected from the group consisting of the constituents described in the expression of the machine form, And the like.

본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 의 기재는, "A, B, 또는, A 및 B" 를 의미한다. Throughout this specification, the description of "A and / or B" means "A, B, or A and B".

이하, 본원의 식물체의 재분화(regeneration) 효율을 증가시키는 방법, 재분화 효율이 증가된 형질전환 식물체의 제조 방법, 상기 방법에 의해 제조된 식물체 또는 이의 종자, 및 식물의 재분화 효율을 증가시키기 위한 조성물에 대하여 구현예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다. Hereinafter, a method for increasing the regeneration efficiency of a plant, a method for producing a transgenic plant having an increased regeneration efficiency, a plant produced by the method or a seed thereof, and a composition for increasing the regeneration efficiency of a plant Will be described in detail with reference to embodiments, examples and drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments and examples and drawings.

본원의 제 1 측면은, 애기장대 유래의 ATX4 단백질을 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 식물세포에 형질전환하는 것을 포함하는, 식물체의 재분화(regeneration) 효율을 증가시키는 방법을 제공할 수 있다.The first aspect of the present invention can provide a method for increasing plant regeneration efficiency, including transforming a plant cell with a recombinant vector comprising a gene encoding Arabidopsis thaliana ATX4 protein.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 ATX4 단백질을 코딩하는 유전자는 서열번호 1의 핵산 서열을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 ATX4 단백질을 코딩하는 유전자는 서열번호 1의 핵산 서열의 변이체일 수 있으며, 서열번호 1의 핵산 서열과 약 70% 이상, 약 80% 이상, 약 90% 이상, 또는 약 95% 이상의 서열 상동성을 갖는 핵산 서열을 포함할 수 있다. 여기서 서열 상동성의 백분율(%)은 두 개의 최적으로 배열된 서열과 비교 영역을 비교함으로써 확인될 수 있으며, 비교 영역에서의 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.According to one embodiment of the present invention, the gene encoding the ATX4 protein may include, but is not limited to, a nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 1. For example, the ATX4 protein-encoding gene may be a variant of the nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 1 and is at least about 70%, at least about 80%, at least about 90%, or at least about 95% Or more of the sequence homology. Here, the percentage (%) of sequence homology can be ascertained by comparing the comparison region with two optimally arranged sequences, and some of the sequences in the comparison region include reference sequences (addition or deletion) of the optimal sequence of the two sequences (I. E., Gap) relative to &lt; / RTI &gt;

예를 들어, 상기 "재조합 벡터"는 재조합 발현 벡터일 수 있고, 세균 플라스미드, 파아지, 효모 플라스미드, 식물 세포 바이러스, 포유동물 세포 바이러스, 또는 다른 벡터를 의미할 수 있다. 상기 발현 벡터는 복제 원점, 프로모터, 마커 유전자 및 번역 조절 요소(translation control element)로 이루어지는 구성요소들 중 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, the "recombinant vector" may be a recombinant expression vector and may refer to a bacterial plasmid, a phage, a yeast plasmid, a plant cell virus, a mammalian cell virus, or other vector. The expression vector may include, but is not limited to, one or more of the elements consisting of a replication origin, a promoter, a marker gene, and a translation control element.

예를 들어, 상기 발현 벡터는 하나 이상의 선택성 마커를 포함할 수 있다. 상기 마커는 통상적으로 화학적인 방법으로 선택될 수 있는 특성을 갖는 핵산 서열로, 형질전환된 세포를 비형질전환 세포로부터 구별할 수 있는 모든 유전자가 이에 해당된다. 그 예로는 글리포세이트(glyphosate) 또는 포스피노트리신(phosphinothricin)과 같은 제초제 저항성 유전자, 카나마이신(kanamycin), G418, 블레오마이신(Bleomycin), 하이그로마이신(hygromycin), 클로람페니콜(chloramphenicol)과 같은 항생제 내성 유전자가 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, the expression vector may comprise one or more selectable markers. The marker is typically a nucleic acid sequence having a property that can be selected by a chemical method, and includes all genes capable of distinguishing a transformed cell from a non-transformed cell. Examples include herbicide resistance genes such as glyphosate or phosphinothricin, antibiotics such as kanamycin, G418, Bleomycin, hygromycin, chloramphenicol, Resistant genes, but may not be so limited.

상기 ATX4 단백질을 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터는 당업자에 주지된 방법에 의해 구축될 수 있다. 상기 방법은 시험관 내 재조합 DNA 기술, DNA 합성 기술 및 생체 내 재조합 기술 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.The recombinant vector comprising the gene encoding the ATX4 protein can be constructed by methods known to those skilled in the art. Such methods may include, but are not limited to, in vitro recombinant DNA technology, DNA synthesis techniques, and in vivo recombination techniques.

예를 들어, 상기 식물체는 쌍자엽 식물, 예를 들어, 암매과(돌매화나무과, Diapensiaceae), 매화오리나무과(Clethraceae), 노루발과(Pyrolaceae), 진달래과(Ericaceae), 자금우과(Myrsinaceae), 앵초과(Primulaceae), 갯질경이과(Plumbaginaceae), 감나무과(Ebenaceae), 때죽나무과(Styracaceae), 노린재나무과, 회목과(Symplocaceae), 물푸레나무과(목서과, Oleaceae), 마전과(Loganiaceae), 용담과(Gentianaceae), 조름나물과(Menyanthaceae), 협죽도과(마삭나무과, Apocynaceae), 박주가리과(Asclepiadaceae), 꼭두서니과(Rubiaceae), 꽃고비과(Polemoniaceae), 메꽃과(Convolvulaceae), 지치과(Boraginaceae), 편초과(Verbenaceae), 꿀풀과(Labiatae), 가지과(Solanaceae), 현삼과(Scrophulariaceae), 능소화과(Bignoniaceae), 쥐꼬리망초과(Acanthaceae), 참깨과(Pedaliaceae), 열당과 (Orobanchaceae). 제스네리아과(Gesneriaceae), 통발과(Lentibulariaceae), 파리풀과(Phrymaceae), 질경이과(Plantaginaceae), 인동과(Caprifoliaceae), (연복초과 Adoxaceae), 마타리과(Valerianaceae), 산토끼꽃과(Dipsacaceae), 초롱꽃과 (Campanulaceae), 국화과(Compositae), 소귀나무과(Myricaceae), 가래나무과 (Juglandaceae), 버드나무과(Salicaceae), 자작나무과(Betulaceae), 너도 밤나무과(참나무과, Fagaceae), 느릅나무과(Ulmaceae), 뽕나무과(Moraceae), 쐐기풀과 (Urticaceae), 단향과(Santalaceae), 겨우살이과(Loranthaceae), 마디풀과(여뀌과, Polygonaceae), 자리공과(상륙과, Phytolaccaceae), 분꽃과(Nyctaginaceae), 석류풀과(Aizoaceae), 쇠비름과(Portulacaceae), 석죽과(Caryophyllaceae), 명아주과 (Chenopodiaceae), 비름과(Amaranthaceae), 선인장과(Cactaceae), 목련과(Magnoliaceae), 붓순나무과(Illiciaceae), 녹나무과(Lauraceae), 계수나무과 (Cercidiphyllaceae), 미나리아재비과(Ranunculaceae), 매자나무과(Berberidaceae), 으름덩굴과(Lardizabalaceae), 새모래덩굴과(방기과, Menispermaceae), 수련과(Nymphaeaceae), 붕어마름과(Ceratophyllaceae), 어항마름과(Cabombaceae), 삼백초과(Saururaceae), 후추과(Piperaceae), 홀아비꽃대과(Chloranthaceae), 쥐방울덩굴과(Aristolochiaceae), 다래나무과(Actinidiaceae), 차나무과(동백나무과, Theaceae), 물레나물과(Guttiferae), 끈끈이주걱과(Droseraceae), 양귀비과(Papaveraceae), 풍접초과(Capparidaceae), 십자화과(겨자과, Cruciferae), 플라타너스과(버즘나무과, Platanaceae), 조록나무과(금루매과, Hamamelidaceae), 꿩의비름과(돌나물과, Crassulaceae), 범의귀과(Saxifragaceae), 두충과(Eucommiaceae), 돈나무과(Pittosporaceae), 장미과(Rosaceae), 콩과(Leguminosae), 괭이밥과(Oxalidaceae), 쥐손이풀과(Geraniaceae), 한련과(Tropaeolaceae), 남가새과(Zygophyllaceae), 아마과(Linaceae), 대극과(Euphorbiaceae), 별이끼과(Callitrichaceae), 운향과(Rutaceae), 소태나무과(Simaroubaceae), 멀구슬나무과(Meliaceae), 원지과(Polygalaceae), 옻나무과(Anacardiaceae), 단풍나무과(단풍과, Aceraceae), 무환자나무과(Sapindaceae), 칠엽수과(Hippocastanaceae), 나도 밤나무과(Sabiaceae), 봉선화과(물봉선과, Balsaminaceae), 감탕나무과(Aquifoliaceae), 노박덩굴과(화살나무과, Celastraceae), 고추나무과(Staphyleaceae), 회양목과 (Buxaceae), 시로미과(Empetraceae), 갈매나무과(Rhamnaceae), 포도과(Vitaceae), 담팔수과(Elaeocarpaceae), 피나무과(Tiliaceae), 아욱과(Malvaceae), 벽오동과 (Sterculiaceae), 팥꽃나무과(서향나무과, Thymelaeaceae), 보리수나무과 (Elaeagnaceae), 이나무과(Flacourtiaceae), 제비꽃과(Violaceae), 시계꽃과 (Passifloraceae), 위성류과(Tamaricaceae), 물별과(Elatinaceae), 베고니아과(Begoniaceae), 박과(Cucurbitaceae), 부처꽃과(배롱나무과, Lythraceae), 석류나무과(Punicaceae), 바늘꽃과(Onagraceae), 개미탑과(Haloragaceae), 박쥐나무과 (Alangiaceae), 층층나무과(산수유나무과, Cornaceae), 두릅나무과(오갈피나무과, Araliaceae) 및 산형과(미나리과)(Umbelliferae(Apiaceae))로 이루어지는 군으로부터 선택되는 쌍자엽 식물일 수 있고, 또는 알팔파, 콩, 브로콜리, 양배추, 카놀라, 당근, 콜리플라워, 셀러리, 배추, 목화, 오이, 가지, 상추, 멜론, 완두콩, 후추, 땅콩, 감자, 펌프킨(pumpkin), 무, 유채, 시금치, 대두, 호박, 사탕무, 해바라기, 담배, 토마토, 및 수박으로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, the plant may be a dicotyledonous plant such as Diapensiaceae, Clethraceae, Pyrolaceae, Ericaceae, Myrsinaceae, Primulaceae, , Plumbaginaceae, Ebenaceae, Styracaceae, Symplocaceae, Oleaceae, Loganiaceae, Gentianaceae, and pomegranate and pomegranate. Menyanthaceae, Apocynaceae, Asclepiadaceae, Rubiaceae, Polemoniaceae, Convolvulaceae, Boraginaceae, Verbenaceae, Labiatae, , Solanaceae, Scrophulariaceae, Bignoniaceae, Acanthaceae, Pedaliaceae, Orobanchaceae. It has been reported that the plants of the genus Gesneriaceae, Lentibulariaceae, Phrymaceae, Plantaginaceae, Caprifoliaceae, Adoxaceae, Valerianaceae, Dipsacaceae, Campacalaceae, Compositae, Myricaceae, Juglandaceae, Salicaceae, Betulaceae, Fagaceae, Ulmaceae, Moraceae, , Lepidoptera, Lepidoptera, Lepidoptera, Lepidoptera, Lepidoptera, Urticaceae, Santalaceae, Loranthaceae, Polygonaceae, Phytolaccaceae, Nyctaginaceae, Aizoaceae, (Caryophyllaceae), Chenopodiaceae, Amaranthaceae, Cactaceae, Magnoliaceae, Illiciaceae, Lauraceae, Cercidiphyllaceae, Cercopitaceae, Ranunculac eae), Berberidaceae, Lardizabalaceae, New sand vines (Menispermaceae), Nymphaeaceae, Ceratophyllaceae, Cabombaceae, Saururaceae, , Piperaceae, Chloranthaceae, Aristolochiaceae, Actinidiaceae, Theaceae, Guttiferae, Droseraceae, Papaveraceae, and so on. ), Capparidaceae, Cruciferae, Platanaceae, Hamamelidaceae, Crassulaceae, Saxifragaceae, Quercus mongolica, and Chamaecyparis obtusa. Eucommiaceae; Pittosporaceae; Rosaceae; Leguminosae; Oxalidaceae; Geraniaceae; Tropaeolaceae; Zygophyllaceae; Linaceae; Euphorbiaceae), star moss (Callitrichaceae), Rutaceae, Simaroubaceae, Meliaceae, Polygalaceae, Anacardiaceae, Aceraceae, Sapindaceae, Chickadee, Hippocastanaceae, Sabiaceae, Balsaminaceae, Aquifoliaceae, Celastraceae, Staphyleaceae, Buxaceae, Empetraceae, and the like. It is also known as Rhamnaceae, Vitaceae, Elaeocarpaceae, Tiliaceae, Malvaceae, Sterculiaceae, Thymelaeaceae, Elaeagnaceae, (Flacourtiaceae), Violaceae, Passifloraceae, Tamaricaceae, Elatinaceae, Begoniaceae, Cucurbitaceae, Lythraceae, Pomegranates, Trees (Punicac It is known that the eucalyptus species is the most abundant species in the genus Araliaceae and the genus Umbelliferae (Apiaceae) in the genus Eae, Onagraceae, Haloragaceae, Alangiaceae, Cornaceae, Or a plant such as alfalfa, soybean, broccoli, cabbage, canola, carrot, cauliflower, celery, cabbage, cotton, cucumber, eggplant, lettuce, melon, pea, pepper, peanut, potato, But are not limited to, pumpkin, radish, rapeseed, spinach, soybean, zucchini, sugar beet, sunflower, tobacco, tomato, and watermelon.

예를 들어, 상기 식물체는 단자엽 식물, 예를 들어 브라키포디움(Brachypodium), 옥수수, 양파, 벼, 수수, 밀, 호밀, 기장, 사탕수수, 귀리, 라이밀, 스위치그래스(switchgrass), 및 잔디로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, the plant may be cultivated from monocotyledons such as Brachypodium, corn, onion, rice, millet, wheat, rye, millet, sorghum, oats, lime, switchgrass, May be selected, but may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 ATX4 단백질은 서열번호 2의 아미노산 서열을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 ATX4 단백질은 서열번호 2의 아미노산 서열의 변이체일 수 있으며, 서열번호 2의 아미노산 서열과 약 70% 이상, 약 80% 이상, 약 90% 이상, 또는 약 95% 이상의 서열 상동성을 갖는 아미노산 서열을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the ATX4 protein may include, but not limited to, the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. For example, the ATX4 protein may be a variant of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and may comprise at least about 70%, at least about 80%, at least about 90%, or at least about 95% sequence identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: &Lt; / RTI &gt;

예를 들어, 상기 ATX4 단백질은 캘러스에서 잎과 같은 조직으로의 재분화 과정에서 특히 과발현되고, 식물의 이식편으로부터 캘러스로의 탈분화 과정에서는 그 발현이 억제되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 이러한 발현의 유도 및 억제는 통상의 기술자가 벡터에 삽입되는 프로모터의 종류를 선택 및 제어함으로써 달성할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, the ATX4 protein may be overexpressed in the process of regeneration from a callus to a leaf-like tissue, and the expression thereof may be suppressed during the process of dedifferentiation from a plant graft to a callus, but the present invention is not limited thereto. Induction and inhibition of such expression can be achieved by selecting and controlling the type of promoter to be inserted into the vector, but the present invention is not limited thereto.

예를 들어, 상기 ATX4 단백질을 코딩하는 유전자는 CaMV 35S 등의 프로모터에 의하여 상시 과량발현될 수 있으며, 이 경우 탈분화 과정은 다소 억제될 수 있으나 재분화 과정이 현저히 촉진되기 때문에 결과적으로 재분화 효율 증가 효과를 얻을 수 있다. 또는, 상기 ATX4 단백질을 코딩하는 유전자는 재분화 과정에서 특이적으로 발현하는 프로모터와 함께 사용되어 재분화 과정에서만 과발현됨으로써 탈분화 과정의 억제 없이 재분화 효율만을 현저히 증가시킬 수도 있다.For example, the ATX4 protein-encoding gene can be overexpressed at any time by a promoter such as CaMV 35S. In this case, the dedifferentiation process can be suppressed somewhat, but the regeneration process is significantly promoted, Can be obtained. Alternatively, the ATX4 protein-encoding gene may be used together with a promoter specifically expressed in the regeneration process to overexpress only the regeneration process, thereby remarkably increasing the regeneration efficiency without restraining the dedifferentiation process.

본원의 제 2 측면은, 애기장대 유래의 ATX4 단백질을 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 식물체를 형질전환하는 것을 포함하는, 재분화 효율이 증가된 형질전환 식물체의 제조 방법을 제공할 수 있다.The second aspect of the present invention can provide a method of producing a transgenic plant having an increased regeneration efficiency, which comprises transforming a plant using a recombinant vector comprising a gene encoding Arabidopsis thaliana ATX4 protein .

식물의 형질전환은 DNA를 식물에 전이시키는 임의의 방법을 의미할 수 있다. 그러한 형질전환 방법은 반드시 재생 및 (또는) 조직 배양기간을 가질 필요는 없다. 당업계에 알려진 임의의 형질전환 방법이 본원에 따른 형질전환을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 원형질체에 대한 칼슘/폴리에틸렌 글리콜 방법(Krens, F.A. et al., 1982, Nature 296, 72-74; Negrutiu I. et al., June 1987, Plant Mol. Biol. 8, 363-373), 원형질체의 전기천공법(Shillito R.D. et al., 1985 Bio/Technol. 3, 1099-1102), 식물 요소로의 현미주사법 (Crossway A. et al., 1986, Mol. Gen. Genet. 202, 179-185), 각종 식물 요소의 (DNA 또는 RNA-코팅된) 입자충격법(Klein T.M. et al., 1987, Nature 327, 70), 식물의 침윤 또는 성숙 화분 또는 소포자의 형질전환에 의한 아그로박테리움 투머파시엔스 매개된 유전자 전이에서 (비완전성) 바이러스에 의한 감염(EP 0 301 316호) 등으로부터 적당하게 선택될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.Transformation of a plant may mean any method of transferring DNA to a plant. Such transformation methods do not necessarily have a regeneration and / or tissue culture period. Any transformation method known in the art can be used for transformation according to the present invention. For example, the calcium / polyethylene glycol method for protoplasts (Krens, FA et al., 1982, Nature 296, 72-74; Negrutiu I. et al., June 1987, Plant Mol. Biol. 8, 363-373) (Shillito RD et al., 1985 Bio / Technol. 3, 1099-1102), microinjection into plant elements (Crossway A. et al., 1986, Mol. Gen. Genet. (Klein et al., 1987, Nature 327, 70), infiltration of plants or the transformation of Agrobacterium species by transformation of mature pollen or microparticles But not limited to, infections caused by (non-integrative) viruses in Tuomorphisense mediated gene transfer (EP 0 301 316), and the like.

본원의 일 구현예에 따르면, ATX4 단백질을 코딩하는 유전자는 서열번호 1의 핵산 서열을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the gene encoding the ATX4 protein may comprise, but not be limited to, the nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 1.

본원의 제 3 측면은, 본원의 제 2 측면의 방법에 의해 제조된, 애기장대 유래의 ATX4 단백질을 코딩하는 유전자를 가지는 형질전환 식물체 또는 이의 종자를 제공할 수 있다.A third aspect of the present invention provides a transgenic plant having a gene encoding Arabidopsis thaliana ATX4 protein, or a seed thereof, produced by the method of the second aspect of the present invention.

본원의 제 4 측면은, 애기장대 유래의 ATX4 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는, 식물의 재분화 효율을 증가시키기 위한 조성물을 제공할 수 있다. 본원의 조성물을 이용해 식물을 형질전환시킴으로써 식물의 재분화 효율을 증가시킬 수 있다.The fourth aspect of the present invention can provide a composition for increasing plant regeneration efficiency, which comprises, as an active ingredient, a gene encoding ATX4 protein derived from Arabidopsis thaliana. Transformation of a plant using the composition of the present invention can increase plant regeneration efficiency.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본원의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.

[실시예][Example]

식물 재료 및 성장 조건Plant materials and growth conditions

달리 명시되지 않는 한, 모든 실험에 아라비돕시스 탈리아나(Arabidopsis thaliana, Columbia-0 ecotype)를 사용하였다. 식물은 22-23℃에서 백색 형광등 (120 μmol photons m-2 s-1)을 사용하여 장시간 (LD) 조건 (16 시간 광/8 시간 암주기)에서 재배되었다.Unless otherwise indicated, all experiments were carried out with Arabidopsis thaliana , Columbia-0 ecotype) was used. Plants were grown under long-term (LD) conditions (16 hours light / 8 hours cancer cycle) using white fluorescent lamps (120 μmol photons m-2 s-1) at 22-23 ° C.

캘러스 유도를 위해 2 주령 식물체의 잎 절편을 캘러스 유도 배지 (CIM) (0.5 ㎍/mL 2,4-디클로로페녹시아세트산 (2,4-D) 및 0.05 ㎍/mL 키네틴), 22℃에서 2 주간 암실에서 배양하였다. 지상부 (shoot) 재분화를 위해, 유도된 캘러스를 지상부 유도 배지 (SIM) (0.9 μmol/L 3-인돌아세트산, 2.5 μmol/L 2-이소펜테닐아데닌이 보충된 B5 배지)에서 배양한 다음, 22-23℃에서 18 일 동안 연속 조명 조건 하에서 배양하였다.For callus induction, leaf sections of 2-week-old plants were cultured in callus induction medium (CIM) (0.5 / / mL 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) and 0.05 / / And cultured in a dark room. For shoot regeneration, the induced calli were cultured in a topical induction medium (SIM) (B5 medium supplemented with 0.9 μmol / L 3-indoleacetic acid, 2.5 μmol / L 2-isopentenyl adenine) Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 23 C &lt; / RTI &gt; for 18 days.

형질 전환 식물체의 제조Production of Transgenic Plants

ATX4 결핍 돌연변이 (atx4 - 2)는 Tamada 등, (2009), “ARABIDOPSIS TRITHORAX-RELATED 7 is required for methylation of lysine 4 of histone H3 and for transcriptional activation of FLOWERING LOCUS,” C. Plant Cell 21(10): 32573269에 기재된 유전자 결핍 돌연변이 제조 방법에 따라 준비되었다.ATX4 deficient mutant (atx4 - 2) is Tamada, etc., (2009), "ARABIDOPSIS TRITHORAX -RELATED 7 is required for methylation of lysine 4 of histone H3 and for transcriptional activation of FLOWERING LOCUS," C. Plant Cell 21 (10): 32573269. &lt; / RTI &gt;

ATX4를 과발현하는 돌연변이 식물체의 제조를 위해, ATX4 유전자를 컬리플라워 모자이크 바이러스(cauliflower mosaic virus, CaMV) 35S 프로모터에 융합하였고, 이는 pBA002 벡터로의 서브클로닝을 통해 이루어졌다. 해당 구조체는 아그로박테리움에 도입되어 이를 매개로 한 플로럴 딥 방법(floral dip method)에 의해 식물체(애기장대 이용)로의 형질전환이 이루어졌다. For the production of mutant plants overexpressing ATX4, the ATX4 gene was fused to the cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter, which was accomplished by subcloning into the pBA002 vector. The structure was introduced into Agrobacterium and transformed into a plant (Arabidopsis thaliana) by the floral dip method through it.

mRNA-Seq 데이터mRNA-Seq data

TruSeq RNA 라이브러리 키트를 사용하여 RNA 라이브러리를 구성하기 위해, 총 RNA 1 μg가 사용되었다. 상기 방법은 polyA-선택된 RNA 추출, RNA 단편화, 랜덤 헥사머 시발(primed) 역전사 및 Illumina HiSeq2000에 의한 100 nt 페어드-엔드 시퀀싱을 포함하였다. 라이브러리는 qPCR 정량화 프로토콜 가이드에 따라 qPCR을 사용하여 정량화되었고 Agilent Technologies 2100 Bioanalyzer를 사용하여 검증되었다.To construct the RNA library using the TruSeq RNA library kit, 1 μg of total RNA was used. The method included polyA-selected RNA extraction, RNA fragmentation, random hexamer primed reverse transcription and 100 nt pair-end sequencing by Illumina HiSeq2000. The library was quantified using qPCR according to the qPCR Quantification Protocol Guide and validated using the Agilent Technologies 2100 Bioanalyzer.

발현 수준을 평가하기 위해, RNA-Seq 판독은 Split junction 전체에 걸쳐 split-read 정렬을 보고할 수 있는 TopHat을 사용하여 아라비돕시스 참조 게놈 (ftp://ftp.arabidopsis.org/home/tair)에 매핑되었다. 전사 카운트를 계산하였고, Cufflink를 사용하여 FPKM (Fragments Per Kilobase of exon per Million fragments mapped)에서 상대적인 전사체 존재량을 측정하였다.To assess expression levels, RNA-Seq readings are mapped to the Arabidopsis reference genome (ftp://ftp.arabidopsis.org/home/tair) using TopHat, which can report split-read alignment across split junctions . The transfer counts were calculated and the relative abundance of transcripts was measured in FPKM (Fragments Per Kilobase of exon per Million fragments mapped) using Cufflink.

유전자 발현 수준의 통계 분석Statistical analysis of gene expression levels

원본(raw) 데이터는 Cufflinks 소프트웨어를 사용하여 각 샘플의 각 전사체의 FPKM으로 계산되었다. 전체 샘플에 대해 FPKM 값이 1 초과로 집중된 전사체들을 제외하였다. log2 변환을 용이하게 하기 위해 필터링된 전사체의 FPKM 값에 1을 더하였다. 필터링된 데이터는 대수 정규화 방법을 사용하여 대수적으로 변환되고 정규화되었다. 각 전사체에 대해 사례와 대조군 사이의 배수 변화를 계산하였다. 차등적으로 발현되는 전사체는 전체 비교 중 적어도 하나 이상의 |배수 변화| ≥ 2를 조정하여 결정되었다.The raw data was calculated as the FPKM of each transcript of each sample using Cufflinks software. Transcripts with concentrations of FPKM greater than 1 for the entire sample were excluded. The FPKM value of the filtered transcript was added to 1 to facilitate log2 conversion. The filtered data was algebraically transformed and normalized using the logarithmic normalization method. For each transcript, the change in drainage between the case and the control was calculated. The transcripts that are differentially expressed may have at least one or more of the total comparisons | &Gt; 2.

유전자 온톨로지(GO) 용어 풍부(enrichment) 분석Gene Ontology (GO) Term Enrichment Analysis

차등적으로 발현되는 유전자 (DEG) 목록에 대한 유전자 기능 주석 분석은 DAVID 툴 (http://david.abcc.ncifcrf.gov/)을 사용하여 수행되었다. DAVID 툴은 GO 용어, 단백질-단백질 상호 작용, 단백질 기능 도메인, 질병 연관성, 생물-경로, 서열 일반 특징, 상동성, 유전자 기능 요약, 유전자 조직 발현 및 문헌을 포함한 40 개 이상의 주석 카테고리에서 기능적 주석을 제공한다. DAVID 주석 시스템에서, 수정된 Fisher Exact p 값 (EASE 점수)을 사용하여 주석 용어로 유전자 풍부를 측정하였다. 특정 GO-용어에 대해 EASE 점수가 0.05보다 낮으면, 무작위 확률에 의한 것이라기보다 주어진 유전자 목록이 GO 용어와 관련이 있다고 해석하였다. 차등적으로 발현된 유전자의 모든 데이터 분석 및 시각화는 R 3.1.2 소프트웨어 (www.r-project.org)를 사용하여 수행되었다.Gene function annotation analysis for a list of differentially expressed genes (DEG) was performed using the DAVID tool (http://david.abcc.ncifcrf.gov/). The DAVID tool provides functional annotations in over 40 annotation categories, including GO terms, protein-protein interactions, protein function domains, disease associations, bio-pathways, sequence common features, homology, gene function summary, gene expression, to provide. In the DAVID annotation system, the gene richness was measured in annotation terms using the modified Fisher Exact p value (EASE score). If the EASE score is lower than 0.05 for a particular GO-term, it is interpreted that the given gene list is related to the GO term rather than by a random probability. All data analysis and visualization of the differentially expressed genes was performed using R 3.1.2 software (www.r-project.org).

정량적 실시간 RT-PCR 분석Quantitative real-time RT-PCR analysis

TRI 시약 (TAKARA Bio, Singa, Japan)을 사용하여 제조사의 권장 방법에 따라 총 RNA를 추출하였다. Moloney Murine Leukemia Virus (M-MLV) 역전사 효소 (Dr. Protein, Seoul, Korea)를 올리고 (dT20)와 함께 사용하여 역전사를 수행하여 2 ㎍의 total RNA로부터 퍼스트 스트랜드(first strand) cDNA를 합성하였다. cDNA를 TE 완충액을 이용하여 100 μL로 희석하고, 희석된 cDNA 1 μL를 PCR 증폭에 사용하였다.Total RNA was extracted according to the manufacturer's recommended method using TRI reagent (TAKARA Bio, Singa, Japan). First strand cDNA was synthesized from 2 μg of total RNA by reverse transcription using Moloney Murine Leukemia Virus (M-MLV) reverse transcriptase (Dr. Protein, Seoul, Korea) with oligo (dT20). The cDNA was diluted to 100 μL with TE buffer, and 1 μL of the diluted cDNA was used for PCR amplification.

정량적 RT-PCR 반응은 Step-One Plus Real-Time PCR 시스템 (Applied Biosystems)을 사용하여 96-웰 블록에서 수행되었다. 각 프라이머 세트의 값은 eIF4A(EUKARYOTIC TRANSLATION INITIATION FACTOR 4A1) 유전자 (At3g13920)와 관련하여 표준화되었다. 모든 RT-qPCR 반응은 3 개의 독립적인 복제 샘플에서 추출한 전체 RNA 샘플을 사용하여 3 반복 수행하였다. 비교 ΔΔCT 방법을 사용하여 샘플에서 각 증폭된 생성물의 상대량을 평가하였다. 임계 주기 (CT)는 기본 매개변수를 사용하여 분석 소프트웨어로 설정된 각 반응에 대해 자동으로 결정되었다. RT-qPCR 반응의 특이성은 증폭 산물의 용융 곡선 분석에 의해 결정되었다.Quantitative RT-PCR reactions were performed in 96-well blocks using a Step-One Plus Real-Time PCR system (Applied Biosystems). The values of each primer set were standardized with respect to the eIF4A (EUKARYOTIC TRANSLATION INITIATION FACTOR 4A1) gene (At3g13920). All RT-qPCR reactions were performed in triplicate using total RNA samples extracted from three independent replicate samples. The relative ΔΔC T method was used to evaluate the relative amounts of each amplified product in the sample. The critical period (C T ) was automatically determined for each reaction set in the analysis software using the basic parameters. The specificity of the RT-qPCR reaction was determined by melting curve analysis of the amplification product.

염색질 면역 침전 (ChIP)Chromatin Immunoprecipitation (ChIP)

항-H3K4me3 (Millipore, 07-473) 및 항-H3K27me3 항체 (Cell Signaling Technology, C36B11), 및 연어 정자 DNA/단백질 A 아가로오스 비드 (Millipore, 16-157)를 염색질 면역 침전에 사용하였다. DNA를 페놀/클로로포름/이소아밀알코올 및 아세트산 나트륨 (pH 5.2)을 사용하여 정제하였다. 침전된 DNA 단편의 수준은 특정 프라이머 세트를 사용하여 정량적 실시간 PCR에 의해 정량화되었다. 값은 입력 DNA 수준에 따라 표준화되었다. 대조군 식물의 값은 정량적 PCR 분석을 위해 eIF4a에 대해 표준화 후 1로 설정되었다.Anti-H3K4me3 (Millipore, 07-473) and anti-H3K27me3 antibody (Cell Signaling Technology, C36B11) and salmon sperm DNA / protein A agarose beads (Millipore, 16-157) were used for chromatin immunoprecipitation. The DNA was purified using phenol / chloroform / isoamyl alcohol and sodium acetate (pH 5.2). Levels of precipitated DNA fragments were quantified by quantitative real-time PCR using specific primer sets. The values were normalized to the input DNA level. Control plant values were set to 1 after standardization for eIF4a for quantitative PCR analysis.

면역 블롯 분석Immunoblot analysis

수확된 식물 재료를 액체 질소 내에서 분쇄하고 전체 세포 추출물을 SDS-PAGE 시료 로딩 완충액 내에 현탁시켰다. 단백질 샘플을 SDS-PAGE (10% 겔)로 분석하고 Hybond-P + 멤브레인 (Amersham-Pharmacia) 상에서 블롯팅하였다. 항-H3K4me3 (Millipore, 07-473), 항-H3K9me3 (Millipore, 07-442), 항-H3K27me3 (Cell Signaling Technology, C36B11) 또는 항-H3K36me3 항체 (Abcam, ab9050)를 이용하여 에피토프-태그된 단백질들이 면역학적으로 탐지되었다.The harvested plant material was pulverized in liquid nitrogen and whole cell extracts were suspended in SDS-PAGE sample loading buffer. Protein samples were analyzed by SDS-PAGE (10% gel) and blotted on Hybond-P + membrane (Amersham-Pharmacia). The epitope-tagged proteins were detected using anti-H3K4me3 (Millipore, 07-473), anti-H3K9me3 (Millipore, 07-442), anti-H3K27me3 (Cell Signaling Technology, C36B11), or anti-H3K36me3 antibody (Abcam, ab9050) Were immunologically detected.

결과result

초기 스크리닝으로부터, PRCs(Polycomb Repressive Complexes) 및 몇몇 TrxG 단백질이 애기장대(Arabidopsis)에서 세포 탈분화 프로세스와 연관되어 있음을 발견하였다. 실제로, PRC2 복합체에 의한 억제된 H3K27me3 마크의 침적은 잎에서 캘러스로의 이행 동안 잎 정체성 유전자에서 광범위하게 증가함으로써, 싹 정체성을 제거하고 만능성이 확립되도록 한다. clf swn (curly leaf swinger) 및 emf2 (embryonic flower 2) 돌연변이체는 잎 정체성 유전자의 억제 해제로 인해 감소된 캘러스 형성을 나타낸다. 일관되게, PcG 멤버들은 뿌리 이식편-유래 캘러스 형성에 중요한 역할을 하지 않는다.From the initial screening, we have found that PRCs (Polycomb Repressive Complexes) and some TrxG proteins are associated with cellular de-differentiation processes in Arabidopsis . Indeed, the deposition of the inhibited H3K27me3 mark by the PRC2 complex is broadly increased in the leaf identity gene during the transition from leaf to callus, thereby eliminating the bud identity and establishing universality. clf The swn (curly leaf swinger ) and emf2 (embryonic flower 2 ) mutants exhibit reduced callus formation due to the suppression of leaf identity genes. Consistently, PcG members do not play an important role in root graft-derived callus formation.

H3K4me3 활성 마크를 침전시키는 다섯 종류의 ATX(ARABIDOPSIS TRITHORAX) 단백질들 중, ATX4 단백질은 캘러스 형성에 주로 참여하였다. ATX4의 유전적 돌연변이는 캘러스-유도 배지(CIM) 상에서의 캘러스 형성 능력을 확인하기 위해 사용되었고, 잎 이식편으로부터 유도될 때에 캘러스 형성 속도를 가속시켰다 (도 1a). 생체중 측정 결과는 atx4 - 2 잎 이식편의 캘러스 형성 능력이 야생형에 비해 2 배 증가하였다는 것을 증명한다 (도 1b). 캘러스 형성에 대한 그의 부정적인 역할과 일치하게, ATX4 전사체 축적은 잎에서 캘러스로의 이행 동안 실질적으로 감소하였다. 본 실시예에서는 또한 atx4 -2 돌연변이체의 향상된 캘러스 형성이 사용된 조직의 유형에 의존하는지 여부를 시험하였다. 전체 모종을 뿌리 부분 및 지상부 부분으로 절개하고, 뿌리 이식편을 캘러스 유도에 사용하였다. atx4 -2에서 잎으로부터의 캘러스 형성이 유의하게 향상되는 동안 (도 1a 및 b), 뿌리 이식편은 야생형 뿌리 이식편과 구별되지 않는 정도의 캘러스 형성을 나타내었다. 이와 일관되게, ATX4의 전사체 수준은 지상부에 비해 뿌리에서 내재적으로 낮았다. 이러한 관찰은 ATX4가 지상부 정체성을 부여함으로써 세포 탈분화를 부정적으로 조절한다는 것을 시사한다.Of the five ATX (ARABIDOPSIS TRITHORAX) proteins that precipitate the H3K4me3 activation mark, the ATX4 protein was mainly involved in callus formation. The genetic mutation of ATX4 was used to confirm callus formation ability on callus-induced medium (CIM) and accelerated callus formation rate when induced from leaf graft (FIG. 1A). The biomass results demonstrate that the callus formation capacity of atx4 - 2 leaf grafts is increased by a factor of two compared to the wild type (Fig. 1b). Consistent with its negative role in callus formation, ATX4 transcript accumulation was substantially reduced during transition from leaf to callus. In this embodiment also it was tested whether or not depends on the type of the tissue used to form the improved callus atx4 -2 mutants. All seedlings were cut into root and upper part, and root graft was used for callus induction. While the callus forming from the leaf significantly improved in atx4 -2 (Fig. 1a and b), root explants showed callus formation in the extent that it is non-distinct from the wild-type root explants. Consistent with this, ATX4 transcript levels were implicitly lower in the root than in the ground. These observations suggest that ATX4 negatively regulates cell depletion by imparting a topoisomeric identity.

캘러스 형성 동안의 ATX4와 연관된 신호 네트워크를 조사하기 위해 전-전사체 RNA-Seq 분석을 수행하였다. 야생형 및 atx4 -2 식물로부터의 잎 이식편이 CIM 상에서 7 일 동안 배양되었고, 유도된 미성숙 캘러스들이 총 RNA 분리를 위해 수집되었다 (도 2a). 야생형 캘러스와 비교하여, 1,569 종의 전사체들이 atx4 -2 캘러스에서 상이하게 축적되었으며, 이들 중 612 개 유전자들의 전사체가 상향조절되었고 957 개 유전자들의 전사체가 하향조절되었다 (도 2b). 유전자 온톨로지(GO) 분석은 다양한 생물학적 및 분자적 프로세스가 특별히 강화된 카테고리 없이 ATX4에 의해 조절된다는 것을 보여준다. 이러한 결과는 ATX4가 몇몇의 선택된 프로세스라기보다 넓은 범위의 생리학적 및 분자적 변화에 일반적으로 수반되는 발달 또는 기관 정체성 이행에 연루되었을 수 있다는 가능성을 보여준다. 실제로, atx4 -2 캘러스의 하향 조절 유전자 중 상위 80 개의 유전자가 지상부, 특히 잎에서 강하게 발현되었고, 이는 지상부 정체성 확립에 있어서 ATX4의 역할을 시사하는 것이다 (도 2c). 반면, atx4 -2에서 상향조절되는 상위 20 개의 유전자는 뿌리에서의 발현에 대해 중간 정도의 경향을 가졌다. ATX4가 유전자 발현을 양성적으로 조절하는 trxG 패밀리의 멤버이기 때문에, atx4-2에서 상향조절되는 유전자가 간접 타겟일 수 있고, 이는 비교적 낮은 그룹핑을 설명할 수 있다.Pre-transcript RNA-Seq analysis was performed to investigate the signaling network associated with ATX4 during callus formation. Wild-type and were cultured for 7 days on a CIM leaf explants from the plant atx4 -2, derived immature callus were collected for total RNA isolation (Figure 2a). As compared with wild-type callus, was transcript of 1,569 species different from that stored in atx4 -2 callus, was up-regulated transcription of the body 612 of these genes were down-regulated transcription of the body 957 gene (Fig. 2b). Gene ontology (GO) analysis shows that various biological and molecular processes are regulated by ATX4 without a particularly enriched category. These results demonstrate the possibility that ATX4 may have been implicated in the development or institutional identity implementation generally associated with a broader range of physiological and molecular changes than some selected processes. In fact, atx4 were down-regulated genes of the top 80 genes -2 callus is strongly expressed in aerial part, particularly a leaf, which is suggestive of a role in the establishment ATX4 aerial part identity (Fig. 2c). On the other hand, the top 20 genes upregulated in atx4 -2 were moderately tended to be expressed in root. Since ATX4 trxG are the member of the family that controls gene expression in both grades, and is up-regulated genes in atx 4-2 may be indirect targets, which may explain the relatively low grouping.

RNA-Seq 분석의 유효성을 검증하기 위해, 캘러스 형성 동안 그들의 전사체 축적을 RT-PCT(RT-qPCR)로 분석하기 위한 호르몬- 및 조직 정체성-연관 유전자를 선택하였고, 검사된 모든 유전자가 RNA-Seq 데이터에 따라 발현되었음을 확인하였다 (도 2d 및 2e). 특히, ATH1 ( ARABIDOPSIS THALIANA HOMEOBOX GENE1), LHCA2(PHOTOSYSTEM I LIGHT HARVESTING COMPLEX GENE 2), LHCB2 .2(LIGHT-HARVESTING CHLOROPHYLL B-BINDING 2.2), SAW1 ( SAWTOOTH 1), SAW2, 및 TCP10 (TCP FAMILY TRANSCRIPTION FACTOR 10)과 같은 지상부 정체성 유전자의 발현은 CIM 상에서의 배양 후에 야생형 잎 이식편에서 감소하였으나, atx4 -2 내에서의 지상부 정체성 유전자의 감소는 특히 캘러스 유도의 초기 단계 동안 더욱 빨랐다 (도 2d). 한편, TMO6 (TARGET OF MONOPTEROS 6), WOX4 ( WUSCHEL -RELATED HOMEOBOX 4), 및 WOX11를 포함하는 분열정지중심(quiescent center, QC)-발현 뿌리 분열 조직 정체성 유전자는 캘러스 형성의 후기 단계에서 atx4 -2에서 증가하였으며, 이는 ATX4가 주로 잎 정체성 조절을 제어하고 간접적으로 뿌리 정체성을 조절한다는 것을 의미한다 (도 2e).In order to validate the RNA-Seq assay, hormone- and tissue-identity-related genes were selected for analysis of their transcript accumulation during RT-PCT (RT-qPCR) during callus formation, Seq data (Figs. 2d and 2e). In particular, ATH1 ( ARABIDOPSIS THALIANA HOMEOBOX GENE1 ), LHCA2 (PHOTOSYSTEM I LIGHT HARVESTING COMPLEX GENE 2 ), LHCB2.2 (LIGHT - HARVESTING CHLOROPHYLL B - BINDING 2.2 ), SAW1 ( SAWTOOTH 1 ), SAW2 The expression of over-the-ground identity genes such as TCP10 (TCP FAMILY TRANSCRIPTION FACTOR 10 ) decreased in wild-type leaf grafts after culturing on CIM, but the decrease in overexpression genes within atx4 -2 was even faster during the early stages of callus induction 2d). Meanwhile, TMO6 (TARGET OF MONOPTEROS 6), WOX4 (4 WUSCHEL -RELATED HOMEOBOX), and divide the center stop (quiescent center, QC) comprises a WOX11 - root meristem identity gene expression is increased in later stages of callus formation in atx4 -2 , Indicating that ATX4 mainly controls leaf identity and indirectly controls root identity (FIG. 2e).

ATX4 단백질은 H3K4me3의 침적을 유도함으로써 일반적으로 유전자 전사를 활성화하는 trxG 패밀리 단백질의 멤버이다. ATX4의 생화학적 활성을 확인하기 위해, 본 실시예에서는 ATX4 돌연변이체 캘러스에서 몇 가지 주요 히스톤 마크들의 축적을 분석하였다. 예상대로, 다른 후성학적 마크들이 유의적으로 변화되지 않은 반면, 총 H3K4me3 수준은 야생형과 비교하여 atx4 -2 캘러스에서 현저하게 감소하였다 (도 3a). 본 실시예에서는 이어서 atx4 -2에서 억제된 지상부 정체성 유전자들이 ATX4-매개 염색질 변경에 의해 조절되는지 여부에 의문을 가졌다. 이를 해결하기 위해, 캘러스 형성 동안 야생형 및 atx4 -2 에서 잎 정체성 유전자인 ATH1, LHCA2, LHCB2 .2, SAW1, SAW2, 및 TCP1 에서의 H3K4me3의 축적을 비교하였으며, atx4 -2 캘러스 유전자좌에서 H3K4me3 축적의 수준이 낮은 것을 발견하였다 (도 3b). 그러나, 호르몬-연관 유전자들 및 뿌리 정체성 유전자들의 유전자좌에서 H3K4me3 의 수준이 변화하지 않은 것처럼, atx4 -2 캘러스에서 상기 유전자들은 ATX4에 의한 직접적인 대상이 되지 않았다.The ATX4 protein is a member of the trxG family of proteins, which generally induce gene transcription by inducing the deposition of H3K4me3. To confirm the biochemical activity of ATX4, this example analyzed the accumulation of several major histone marks in the ATX4 mutant callus. As expected, while other significant epigenetic marks are not changed significantly, the total H3K4me3 levels were significantly reduced in comparison with the wild type callus atx4 -2 (Fig. 3a). In this embodiment then questioned on whether or not to the above-ground identity gene suppression in atx4 -2 that are modulated by ATX4- mediated chromatin changes. To solve this problem, while the wild-type callus formation and atx4 -2 leaf identity gene ATH1, LHCA2 in, LHCB2 .2, SAW1, SAW2, and TCP1 We compared the accumulation of H3K4me3, found that low levels of accumulation in the H3K4me3 atx4 -2 callus locus (Fig. 3b) in the. However, hormone-associated gene identity and roots, as you do not change the level of H3K4me3 at the locus of the gene, the gene in callus atx4 -2 were not directly targeted by the ATX4.

PRC2는 캘러스 형성 동안 잎 정체성을 억제하는 것과 연관되어 있으며, ATX4와 조절 대상을 공유하여 ATX4 활성과 경쟁한다. 본 실시예에서는 세포 탈분화 조절에서의 작동 스킴을 도출하기 위해 PRC2와 ATX2의 발현 동역학을 조사하였다. PRC2 요소들을 인코딩하는 유전자들은 캘러스 형성의 후기 단계에서 증가하였으나, 반면 ATX4는 빠르게 억제되었으며, 이는 H3K4me3 수준의 감소에 이어서 잎 정체성 유전자에서 H3K27me3의 PcG-의존성 침적이 일어난다는 것을 시사한다. 전사체 축적이 서로에 대해 독립적인 반면, ATH1, SAW1TCP10 유전자좌에서의 H3K27me3의 축적은 atx4 -2 캘러스 내의 캘러스 형성의 후기 단계에서 실질적으로 증가하였으며, 이는 PcG 및 TrxG 활성 간의 균형이 조직 정체성 전환 및 세포 탈분화의 근간이 된다는 것을 의미한다.PRC2 is involved in inhibiting leaf identity during callus formation and shares regulation with ATX4, competing with ATX4 activity. In this example, expression kinetics of PRC2 and ATX2 were investigated in order to derive an operational scheme in cell depletion control. The genes encoding PRC2 elements increased in late stages of callus formation, whereas ATX4 was rapidly suppressed suggesting that PcG-dependent deposition of H3K27me3 occurs in leaf identity genes following a decrease in H3K4me3 levels. While transcript accumulation is independent of each other, ATH1 , SAW1 and TCP10 Accumulation of H3K27me3 in locus was substantially increased in later stages of callus formation in the atx4 -2 callus, which means that the balance between the PcG and TrxG activity that the backbone of the tissue and cellular dedifferentiation identity conversion.

ATX는 지상부 정체성을 확립하는 데에 중요한 역할을 한다. 따라서, ATX4가 만능 캘러스로부터 노보 (de novo) 지상부 재분화에 필요하다고 가정하였다. 이러한 가설과 일치하게, ATX4 발현은 캘러스에서 잎으로의 재분화 동안 증가하였다 (도 4a). 추가적인 확인을 위해, atx4 -2 캘러스는 연속적으로 지상부 재분화를 위해 사용되었다. 지상부-유도 배지(SIM) 상에서의 배양에 이어서, atx4 -2 캘러스는 야생형 캘러스와 비교하여 감소된 지상부 형성 능력을 나타내었으며, 이는 지상부 정체성 확립 손상으로 인한 것이다 (도 4b 및 c). 잎 정체성 유전자의 발현 또한 atx4 -2 캘러스에서 방해되었다 (도 4d). 따라서, PRC2 요소 유전자들은 지상부 재분화 동안 억제되었다. PRC2 돌연변이들이 시험가능한 캘러스를 형성할 수 없었으므로, 비록 싹 재분화에서의 PRC2의 역할을 시험하지는 않았으나, ATX4-PRC2 모듈로부터 식물 재분화 동안 균형잡힌 세포 운명의 변화를 야기함을 확인할 수 있었다.ATX plays an important role in establishing top-floor identity. Therefore, we assume that ATX4 need from all-purpose callus on de novo (de novo) aboveground regeneration. Consistent with this hypothesis, ATX4 expression increased during callus-to-leaf regeneration (Fig. 4A). For additional confirmation, atx4 -2 callus was subsequently used for the above-ground regeneration. Above-ground induced following the incubation on medium (SIM), atx4 -2 callus showed the ability to form aerial parts reduced as compared with the wild type callus, which is due to the above-ground identity established injury (Fig. 4b and c). Was thwarted in the leaf callus of identity expression also atx4 -2 gene (Fig. 4d). Thus, the PRC2 urea genes were suppressed during topoisomer regeneration. Since the PRC2 mutations were unable to form testable calli, we could confirm that they did not test the role of PRC2 in shoot regeneration but caused a balanced change in cell fate during plant regeneration from the ATX4-PRC2 module.

종합하여, 조직 정체성은 세포 탈분화 및 기관 재분화 동안 역동적으로 변화하였으며, 조직 정체성을 정의하는 유전자 프로필에서 큰 변화를 확립하는 안정적인 분자 프로세스가 요구된다. 특히, ATX4는 길항제 역할을 하는 PRC2와 함께 싹 정체성 확립을 통제하는 중요한 후성 유전자이다. 캘러스 형성 동안, ATX4 전사체 수준은 빠르게 감소되었으며, 이는 싹 정체성의 손실을 촉진하고 내초(pericycle)-유사 세포에서 만능성의 획득에 도움을 준다. 계속해서, 만능 캘러스의 SIM으로의 이송에 의하여, ATX4는 활성화되고 지상부 정체성의 재확립을 촉진한다 (도 4e).Collectively, tissue identity has changed dynamically during cell depletion and tracheal regeneration, and a stable molecular process is required to establish a major change in the gene profile that defines tissue identity. In particular, ATX4 is an important haplotype gene that controls the establishment of shoot identity with PRC2, which acts as an antagonist. During callus formation, ATX4 transcript levels were rapidly reduced, promoting the loss of bud identity and helping to obtain universality in pericycle-like cells. Subsequently, by transfer of the universal callus to the SIM, ATX4 is activated and promotes re-establishment of the superficial identity (Fig. 4E).

ATX4를 과발현하도록 형질전환된 식물체에서 실제로 재분화 효율이 향상되는지를 확인하기 위해 전술한 방법에 의해 ATX4 과발현 식물체를 제조하였다. ATX4가 과발현된 식물체로부터 잎 절편을 유기하여 CIM과 SIM 배지 상에서 순차적으로 배양한 결과, 야생형의 잎 절편을 이용한 대조군에 비해 재분화 효율이 증진되는 효과를 보였다 (도 5). ATX4-overexpressing plants were prepared by the method described above in order to confirm whether the actual regeneration efficiency was improved in the transgenic plants to overexpress ATX4. As a result of sequential cultivation of leaf slices from plants overexpressing ATX4 and CIM and SIM medium, the regeneration efficiency was enhanced as compared with the control group using wild-type leaf slices (FIG. 5).

조직 정체성의 2 단계 순차적 변화는 인 비트로 조직 배양 동안 캘러스 형성 동안의 싹 정체성의 억제 및 뿌리 정체성의 연관된 활성화, 그리고 만능 캘러스로부터의 지상부 재분화를 위한 지상부 정체성의 재활성화 등에 필수적이다. 첫 번째 단계에서, 뿌리 정체성의 손상은 캘러스 형성 결손을 유발하였다. 내초 기능의 특이적인 제거는 측근(lateral root) 형성과 캘러스 유도 모두를 결손시켰다. 더욱이, 측근 형성을 주로 조절하는 ALF4(Aberrant Lateral Root Formation 4)는 CIM-유도 캘러스 형성을 위한 내초 능력을 확립하는 데에도 관련되어 있다. 염색질 리모델링은 세포 계통 분화에서 관찰되는 기관 특이적 유전자 프로파일의 안정적인 변화를 촉진시키는 중요한 조절 스킴이다. 지상부 정체성 억제에서의 PRC2의 역할과 일관되게, 잎 정체성을 확립하는 명백한 조절자인 ATX4는 캘러스 형성을 향상시키기 위한 CIM 상에서 억제되었다. 지상부 재분화는 인 비트로 조식 배양의 성공에서 가장 어려운 단계이다. ATX4는 지상부 정체성의 재확립과 연관된, 유일하게 경험적으로 입증된 후성적 조절자이며, 이 단일 유전자좌는 세포 탈분화뿐만 아니라 지상부 재분화에서 큰 기여를 한다. 조직 정체성을 특정하는 단계적인 염색질 변형이 식물 재분화 프로세스의 기초가 된다면, ATX4 발현의 프로그램된 조작은 식물 변형 효율을 향상시키는 직접적인 방법이 될 것이다.A two-step sequential change in tissue identity is essential for the suppression of bud identity during callus formation during in vitro tissue culture, the associated activation of root identity, and the re-activation of the superficial identity for topoisomerization from the universal callus. In the first step, impairment of root identity induced callus formation defects. Specific elimination of the in vivo function defects both lateral root formation and callus induction. Moreover, ALF4 (Aberrant Lateral Root Formation 4), which primarily regulates entanglement formation, is also involved in establishing the in vivo ability to form CIM-induced calli. Chromatin remodeling is an important regulatory scheme that promotes stable changes in organ specific gene profiles observed in cell lineage differentiation. Consistent with the role of PRC2 in suppressing topographic identity, ATX4, a clear regulator establishing leaf identity, was suppressed on CIM to improve callus formation. Overfeeding is the most difficult step in the success of in-vitro breakfast cultivation. ATX4 is the only empirically proven posterior regulator associated with the re-establishment of the superficial identity, and this single locus makes a significant contribution to cell division as well as cell division. If step-wise chromatin modification that identifies tissue identity is the basis of the plant regeneration process, the programmed manipulation of ATX4 expression will be a direct way to improve plant transformation efficiency.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. It will be understood by those of ordinary skill in the art that the foregoing description of the embodiments is for illustrative purposes and that those skilled in the art can easily modify the invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

<110> Research and Business Foundation SUNGKYUNKWAN UNIVERSITY <120> METHOD FOR INCREASING REGENERATION EFFICIENCY OF PLANT USING ATX4 GENE AND PLANT THEREOF <130> R-2017-0375-KR-1 <160> 2 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 3084 <212> DNA <213> Arabidopsis sp. <400> 1 atgattatca aacggaaatt taaaacccag ataccgagtt tggaacggtg caaactcggt 60 aatgagtcaa ggaagaagaa gagaaagttg aacttgggag gaggtggtta ctactatcct 120 ctcaatcttc tcggagaaat cgccgccggg attgttccag gtaatggacg caatggattc 180 tctgcttcct ggtgcactga agttacaaaa cctgttgagg tggaagagtc attgtctaag 240 agaagatctg attccggtac tgttagagat tctcctccgg cggaagtctc acgtccaccg 300 cttgttcgga catctagggg aagaattcag gtgcttcctt ctcgattcaa tgattcggtg 360 cttgataatt ggaggaagga tagtaaaagt gattgtgatt tggaggaaga agaaatagaa 420 tgcaggaatg agaaagttgt tagttttcgg gttcctaaag ctactaattt gaaaagcaag 480 gaacttgata ggaagagtaa gtatagtgca ttgtgtaaag aagaaaggtt tcacgagcaa 540 cataatgatg aggctcgtgc tcgtgttgat gagaagcttc cgaataaaaa gggtactttt 600 gggccagaga acttctattc aggtgacttg 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Phe Trp Pro Ala 210 215 220 Ile Val Ile Asp Pro Met Thr Gln Ala Pro Glu Leu Val Leu Arg Ser 225 230 235 240 Cys Ile Pro Asp Ala Ala Cys Val Val Phe Phe Gly His Ser Gly Asn 245 250 255 Glu Asn Glu Arg Asp Tyr Ala Trp Val Arg Arg Gly Met Ile Phe Pro 260 265 270 Phe Val Asp Tyr Val Ala Arg Phe Gln Glu Gln Pro Glu Leu Gln Gly 275 280 285 Cys Lys Pro Gly Asn Phe Gln Met Ala Leu Glu Glu Ala Phe Leu Ala 290 295 300 Asp Gln Gly Phe Thr Glu Lys Leu Met His Asp Ile His Leu Ala Ala 305 310 315 320 Gly Asn Ser Thr Phe Asp Asp Ser Phe Tyr Arg Trp Ile Gln Glu Thr 325 330 335 Ala Val Ser Asn Gln Glu Leu Asn Asn Asn Ala Pro Arg Gln Gly Leu 340 345 350 Leu Lys Lys His Arg Asn Pro Leu Ala Cys Ala Gly Cys Glu Thr Val 355 360 365 Ile Ser Phe Glu Met Ala Lys Lys Met Lys Asp Leu Ile Pro Gly Asp 370 375 380 Gln Leu Leu Cys Lys Pro Cys Ser Arg Leu Thr Lys Ser Lys His Ile 385 390 395 400 Cys Gly Ile Cys Lys Lys Ile Arg Asn His Leu Asp Asn Lys Ser Trp 405 410 415 Val Arg Cys Asp Gly Cys Lys Val Arg Ile His Ala Glu Cys Asp Gln 420 425 430 Ile Ser Asp Arg His Leu Lys Asp Leu Arg Glu Thr Asp Tyr Tyr Cys 435 440 445 Pro Thr Cys Arg Ala Lys Phe Asn Phe Asp Leu Ser Asp Ser Glu Lys 450 455 460 Gln Asn Ser Lys Ser Lys Val Ala Lys Gly Asp Gly Gln Met Val Leu 465 470 475 480 Pro Asp Lys Val Ile Val Val Cys Ala Gly Val Glu Gly Val Tyr Phe 485 490 495 Pro Arg Leu His Leu Val Val Cys Lys Cys Gly Ser Cys Gly Pro Lys 500 505 510 Lys Lys Ala Leu Ser Glu Trp Glu Arg His Thr Gly Ser Lys Ser Lys 515 520 525 Asn Trp Lys Thr Ser Val Lys Val Lys Ser Ser Lys Leu Ala Leu Glu 530 535 540 Asp Trp Met Met Asn Leu Ala Glu Leu His Ala Asn Ala Thr Ala Ala 545 550 555 560 Lys Val Pro Lys Arg Pro Ser Ile Lys Gln Arg Lys Gln Arg Leu Leu 565 570 575 Ala Phe Leu Ser Glu Thr Tyr Glu Pro Val Asn Ala Lys Trp Thr Thr 580 585 590 Glu Arg Cys Ala Val Cys Arg Trp Val Glu Asp Trp Asp Tyr Asn Lys 595 600 605 Ile Ile Ile Cys Asn Arg Cys Gln Ile Ala Val His Gln Glu Cys Tyr 610 615 620 Gly Ala Arg His Val Arg Asp Phe Thr Ser Trp Val Cys Lys Ala Cys 625 630 635 640 Glu Arg Pro Asp Ile Lys Arg Glu Cys Cys Leu Cys Pro Val Lys Gly 645 650 655 Gly Ala Leu Lys Pro Thr Asp Val Glu Thr Leu Trp Val His Val Thr 660 665 670 Cys Ala Trp Phe Gln Pro Glu Val Cys Phe Ala Ser Glu Glu Lys Met 675 680 685 Glu Pro Ala Val Gly Ile Leu Ser Ile Pro Ser Thr Asn Phe Val Lys 690 695 700 Ile Cys Val Ile Cys Lys Gln Ile His Gly Ser Cys Thr Gln Cys Cys 705 710 715 720 Lys Cys Ser Thr Tyr Tyr His Ala Met Cys Ala Ser Arg Ala Gly Tyr 725 730 735 Arg Met Glu Leu His Cys Leu Glu Lys Asn Gly Gln Gln Ile Thr Lys 740 745 750 Met Val Ser Tyr Cys Ala Tyr His Arg Ala Pro Asn Pro Asp Asn Val 755 760 765 Leu Ile Ile Gln Thr Pro Ser Gly Ala Phe Ser Ala Lys Ser Leu Val 770 775 780 Gln Asn Lys Lys Lys Gly Gly Ser Arg Leu Ile Ser Leu Ile Arg Glu 785 790 795 800 Asp Asp Glu Ala Pro Ala Glu Asn Thr Ile Thr Cys Asp Pro Phe Ser 805 810 815 Ala Ala Arg Cys Arg Val Phe Lys Arg Lys Ile Asn Ser Lys Lys Arg 820 825 830 Ile Glu Glu Glu Ala Ile Pro His His Thr Arg Gly Pro Arg His His 835 840 845 Ala Ser Ala Ala Ile Gln Thr Leu Asn Thr Phe Arg His Val Pro Glu 850 855 860 Glu Pro Lys Ser Phe Ser Ser Phe Arg Glu Arg Leu His His Leu Gln 865 870 875 880 Arg Thr Glu Met Asp Arg Val Cys Phe Gly Arg Ser Gly Ile His Gly 885 890 895 Trp Gly Leu Phe Ala Arg Arg Asn Ile Gln Glu Gly Glu Met Val Leu 900 905 910 Glu Tyr Arg Gly Glu Gln Val Arg Gly Ser Ile Ala Asp Leu Arg Glu 915 920 925 Ala Arg Tyr Arg Arg Val Gly Lys Asp Cys Tyr Leu Phe Lys Ile Ser 930 935 940 Glu Glu Val Val Val Asp Ala Thr Asp Lys Gly Asn Ile Ala Arg Leu 945 950 955 960 Ile Asn His Ser Cys Thr Pro Asn Cys Tyr Ala Arg Ile Met Ser Val 965 970 975 Gly Asp Glu Glu Ser Arg Ile Val Leu Ile Ala Lys Ala Asn Val Ala 980 985 990 Val Gly Glu Glu Leu Thr Tyr Asp Tyr Leu Phe Asp Pro Asp Glu Ala 995 1000 1005 Glu Glu Leu Lys Val Pro Cys Leu Cys Lys Ala Pro Asn Cys Arg Lys 1010 1015 1020 Phe Met Asn 1025 <110> Research and Business Foundation SUNGKYUNKWAN UNIVERSITY <120> METHOD FOR INCREASING REGENERATION EFFICIENCY OF PLANT USING ATX4          GENE AND PLANT THEREOF <130> R-2017-0375-KR-1 <160> 2 <170> KoPatentin 3.0 <210> 1 <211> 3084 <212> DNA <213> Arabidopsis sp. <400> 1 atgattatca aacggaaatt taaaacccag ataccgagtt tggaacggtg caaactcggt 60 aatgagtcaa ggaagaagaa gagaaagttg aacttgggag gaggtggtta ctactatcct 120 ctcaatcttc tcggagaaat cgccgccggg attgttccag gtaatggacg caatggattc 180 tctgcttcct ggtgcactga agttacaaaa cctgttgagg tggaagagtc attgtctaag 240 agaagatctg attccggtac tgttagagat tctcctccgg cggaagtctc acgtccaccg 300 cttgttcgga catctagggg aagaattcag gtgcttcctt ctcgattcaa tgattcggtg 360 cttgataatt ggaggaagga tagtaaaagt gattgtgatt tggaggaaga agaaatagaa 420 tgcaggaatg agaaagttgt tagttttcgg gttcctaaag ctactaattt gaaaagcaag 480 gaacttgata ggaagagtaa gtatagtgca ttgtgtaaag aagaaaggtt tcacgagcaa 540 cataatgatg aggctcgtgc tcgtgttgat gagaagcttc cgaataaaaa gggtactttt 600 gggccagaga acttctattc aggtgacttg gtttgggcaa agtctgggag aaatgagccg 660 ttttggccgg ctattgttat cgatccaatg acacaagcac ccgagcttgt tttgcgttct 720 tgtatacccg atgcagcctg tgttgtgttc tttggtcact ctgggaacga gaatgaaagg 780 gactatgcat gggtgaggag agggatgatc ttcccttttg tggactatgt tgccaggttc 840 caggaacagc ctgaactgca agggtgcaag cctgggaatt ttcagatggc attggaggaa 900 gcatttttgg cagatcaggg attcacggag aagttgatgc atgatattca cttggctgct 960 gggaactcga cttttgacga ttctttctac agatggattc aagaaactgc ggtctcaaat 1020 caggagctca ataacaatgc tccaagacag gggctgttaa agaaacacag aaatccacta 1080 gcatgtgcag gatgtgaaac agtcatttct tttgagatgg caaaaaaaat gaaagatctg 1140 attcctggag atcaattgtt gtgtaaacca tgttcaaggt taacaaaatc aaaacacatt 1200 tgtggtatat gcaagaagat aaggaatcat ttggacaata aaagctgggt gcgctgtgat 1260 ggttgtaaag tccggataca cgcagaatgt gaccaaatat cagataggca tttgaaggat 1320 ttgcgggaaa cagattacta ctgtcctact tgcagagcaa aatttaactt tgacctatca 1380 gattcagaaa aacaaaactc aaagtcaaaa gttgcgaaag gcgatggtca gatggttctt 1440 cctgacaagg ttattgttgt atgcgctgga gtagaaggag tttatttccc gaggctccat 1500 ttagtggtat gtaaatgtgg ctcctgtgga cctaaaaaga aagcccttag cgaatgggaa 1560 aggcataccg gatcaaagtc aaaaaattgg aagaccagtg tgaaagtcaa aagctcgaag 1620 ctggcactag aagattggat gatgaactta gcagagttac atgcaaatgc tactgcagct 1680 aaagttccta aacgaccttc cataaagcag agaaagcaga gattgcttgc ttttctatca 1740 gagacatatg agccggtcaa tgcgaagtgg acaacagaac gatgtgcagt ttgcagatgg 1800 gttgaagatt gggactacaa caagattatt atctgcaaca gatgccaaat agcagtgcat 1860 caggaatgct atggcgctag acatgttcgt gatttcacct catgggtctg taaagcatgc 1920 gagagaccag atatcaagcg ggagtgttgc ctctgccctg taaaaggagg tgcattgaag 1980 ccaactgatg tggaaacgtt gtgggttcat gtgacatgtg cttggtttca gcctgaagta 2040 tgttttgcaa gtgaggaaaa aatggaacct gcagttggga ttttgagtat tccatcaact 2100 aattttgtga agatatgtgt aatatgcaaa caaatacatg gctcgtgtac tcagtgttgc 2160 aagtgttcta catactatca tgccatgtgt gcctcccgag ctggttatag aatggagttg 2220 cactgcttgg agaaaaatgg tcagcagata acaaagatgg tgtcctattg tgcttatcac 2280 agggctccca acccagataa cgtgttaatt atacaaactc cttcaggagc cttctctgca 2340 aagagtcttg tccaaaacaa gaagaaaggt ggttccaggc ttatttcatt aatcagagaa 2400 gacgatgaag cacctgcaga gaataccatt acatgtgatc cattttctgc tgctcgttgt 2460 cgagtattta aaagaaagat caatagcaag aagaggattg aagaagaagc cattcctcac 2520 cacacaaggg gaccacgcca tcatgcatca gcagcaatcc aaactttaaa cacattcaga 2580 catgtgccag aagaacccaa atcgttttct tctttcaggg aacgacttca ccacttgcag 2640 aggacagaaa tggatcgggt ctgctttggg cgatctggaa ttcatggatg gggtcttttt 2700 gcaagaagaa atatccaaga aggagaaatg gttcttgaat acagagggga acaggtgaga 2760 ggtagcattg cagacttgag agaagcacgt tatcgcagag taggaaagga ttgctatctt 2820 ttcaagatca gtgaagaagt agtggttgat gctacagata aagggaatat agctcggctc 2880 atcaatcatt cgtgtacacc aaactgctat gcgaggatta tgagtgtagg agatgaggaa 2940 agcaggattg tcctgatagc caaggccaat gtagctgtgg gagaggagtt aacgtatgat 3000 tacttatttg atccagacga ggcagaggaa ctcaaggtgc catgcttatg taaagcccct 3060 aactgcagga aattcatgaa ttag 3084 <210> 2 <211> 1027 <212> PRT <213> Arabidopsis sp. <400> 2 Met Ile Ile Lys Arg Lys Phe Lys Thr Gln Ile Pro Ser Leu Glu Arg   1 5 10 15 Cys Lys Leu Gly Asn Glu Ser Arg Lys Lys Lys Arg Lys Leu Asn Leu              20 25 30 Gly Gly Gly Gly Tyr Tyr Tyr Pro Leu Asn Leu Leu Gly Glu Ile Ala          35 40 45 Ala Gly Ile Val Pro Gly Asn Gly Arg Asn Gly Phe Ser Ala Ser Trp      50 55 60 Cys Thr Glu Val Thr Lys Pro Val Glu Val Glu Glu Ser Leu Ser Lys  65 70 75 80 Arg Arg Ser Asp Ser Gly Thr Val Arg Asp Ser Pro Pro Ala Glu Val                  85 90 95 Ser Arg Pro Pro Leu Val Arg Thr Ser Arg Gly Arg Ile Gln Val Leu             100 105 110 Pro Ser Arg Phe Asn Asp Ser Val Leu Asp Asn Trp Arg Lys Asp Ser         115 120 125 Lys Ser Asp Cys Asp Leu Glu Glu Glu Glu Ile Glu Cys Arg Asn Glu     130 135 140 Lys Val Val Ser Phe Arg Val Pro Lys Ala Thr Asn Leu Lys Ser Lys 145 150 155 160 Glu Leu Asp Arg Lys Ser Lys Tyr Ser Ala Leu Cys Lys Glu Glu Arg                 165 170 175 Phe His Glu Gln His Asn Asp Glu Ala Arg Ala Arg Val Asp Glu Lys             180 185 190 Leu Pro Asn Lys Lys Gly Thr Phe Gly Pro Glu Asn Phe Tyr Ser Gly         195 200 205 Asp Leu Val Trp Ala Lys Ser Gly Arg Asn Glu Pro Phe Trp Pro Ala     210 215 220 Ile Val Ile Asp Pro Met Thr Gln Ala Pro Glu Leu Val Leu Arg Ser 225 230 235 240 Cys Ile Pro Asp Ala Ala Cys Val Val Phe Phe Gly His Ser Gly Asn                 245 250 255 Glu Asn Glu Arg Asp Tyr Ala Trp Val Arg Arg Gly Met Ile Phe Pro             260 265 270 Phe Val Asp Tyr Val Ala Arg Phe Gln Glu Gln Pro Glu Leu Gln Gly         275 280 285 Cys Lys Pro Gly Asn Phe Gln Met Ala Leu Glu Glu Ala Phe Leu Ala     290 295 300 Asp Gln Gly Phe Thr Glu Lys Leu Met His Asp Ile His Leu Ala Ala 305 310 315 320 Gly Asn Ser Thr Phe Asp Asp Ser Phe Tyr Arg Trp Ile Gln Glu Thr                 325 330 335 Ala Val Ser Asn Gln Glu Leu Asn Asn Ala Pro Arg Gln Gly Leu             340 345 350 Leu Lys Lys His Arg Asn Pro Leu Ala Cys Ala Gly Cys Glu Thr Val         355 360 365 Ile Ser Phe Glu Met Ala Lys Lys Met Lys Asp Leu Ile Pro Gly Asp     370 375 380 Gln Leu Leu Cys Lys Pro Cys Ser Arg Leu Thr Lys Ser Lys His Ile 385 390 395 400 Cys Gly Ile Cys Lys Lys Ile Arg Asn His Leu Asp Asn Lys Ser Trp                 405 410 415 Val Arg Cys Asp Gly Cys Lys Val Arg Ile His Ala Glu Cys Asp Gln             420 425 430 Ile Ser Asp Arg His Leu Lys Asp Leu Arg Glu Thr Asp Tyr Tyr Cys         435 440 445 Pro Thr Cys Arg Ala Lys Phe Asn Phe Asp Leu Ser Asp Ser Glu Lys     450 455 460 Gln Asn Ser Lys Ser Lys Val Ala Lys Gly Asp Gly Gln Met Val Leu 465 470 475 480 Pro Asp Lys Val Ile Val Val Cys Ala Gly Val Glu Gly Val Tyr Phe                 485 490 495 Pro Arg Leu His Leu Val Val Cys Lys Cys Gly Ser Cys Gly Pro Lys             500 505 510 Lys Lys Ala Leu Ser Glu Trp Glu Arg His Thr Gly Ser Lys Ser Lys         515 520 525 Asn Trp Lys Thr Ser Val Lys Val Lys Ser Ser Lys Leu Ala Leu Glu     530 535 540 Asp Trp Met Met Asn Leu Ala Glu Leu His Ala Asn Ala Thr Ala Ala 545 550 555 560 Lys Val Pro Lys Arg Pro Ser Ile Lys Gln Arg Lys Gln Arg Leu Leu                 565 570 575 Ala Phe Leu Ser Glu Thr Tyr Glu Pro Val Asn Ala Lys Trp Thr Thr             580 585 590 Glu Arg Cys Ala Val Cys Arg Trp Val Glu Asp Trp Asp Tyr Asn Lys         595 600 605 Ile Ile Cys Asn Arg Cys Gln Ile Ala Val His Gln Glu Cys Tyr     610 615 620 Gly Ala Arg His Val Arg Asp Phe Thr Ser Trp Val Cys Lys Ala Cys 625 630 635 640 Glu Arg Pro Asp Ile Lys Arg Glu Cys Cys Leu Cys Pro Val Lys Gly                 645 650 655 Gly Ala Leu Lys Pro Thr Asp Val Glu Thr Leu Trp Val His Val Thr             660 665 670 Cys Ala Trp Phe Gln Pro Glu Val Cys Phe Ala Ser Glu Glu Lys Met         675 680 685 Glu Pro Ala Val Gly Ile Leu Ser Ile Pro Ser Thr Asn Phe Val Lys     690 695 700 Ile Cys Val Ile Cys Lys Gln Ile His Gly Ser Cys Thr Gln Cys Cys 705 710 715 720 Lys Cys Ser Thr Tyr Tyr His Ala Met Cys Ala Ser Arg Ala Gly Tyr                 725 730 735 Arg Met Glu Leu His Cys Leu Glu Lys Asn Gly Gln Gln Ile Thr Lys             740 745 750 Met Val Ser Tyr Cys Ala Tyr His Arg Ala Pro Asn Pro Asp Asn Val         755 760 765 Leu Ile Ile Gln Thr Pro Ser Gly Ala Phe Ser Ala Lys Ser Leu Val     770 775 780 Gln Asn Lys Lys Lys Gly Gly Ser Arg Leu Ile Ser Leu Ile Arg Glu 785 790 795 800 Asp Asp Glu Ala Pro Ala Glu Asn Thr Ile Thr Cys Asp Pro Phe Ser                 805 810 815 Ala Ala Arg Cys Arg Val Phe Lys Arg Lys Ile Asn Ser Lys Lys Arg             820 825 830 Ile Glu Glu Glu Ala Ile Pro His His Thr Arg Gly Pro Arg His His         835 840 845 Ala Ser Ala Ala Ile Gln Thr Leu Asn Thr Phe Arg His Val Pro Glu     850 855 860 Glu Pro Lys Ser Phe Ser Ser Phe Arg Glu Arg Leu His His Leu Gln 865 870 875 880 Arg Thr Glu Met Asp Arg Val Cys Phe Gly Arg Ser Gly Ile His Gly                 885 890 895 Trp Gly Leu Phe Ala Arg Arg Asn Ile Gln Glu Gly Glu Met Val Leu             900 905 910 Glu Tyr Arg Gly Glu Gln Val Arg Gly Ser Ile Ala Asp Leu Arg Glu         915 920 925 Ala Arg Tyr Arg Arg Val Gly Lys Asp Cys Tyr Leu Phe Lys Ile Ser     930 935 940 Glu Glu Val Val Val Asp Ala Thr Asp Lys Gly Asn Ile Ala Arg Leu 945 950 955 960 Ile Asn His Ser Cys Thr Pro Asn Cys Tyr Ala Arg Ile Met Ser Val                 965 970 975 Gly Asp Glu Glu Ser Arg Ile Val Leu Ile Ala Lys Ala Asn Val Ala             980 985 990 Val Gly Glu Glu Leu Thr Tyr Asp Tyr Leu Phe Asp Pro Asp Glu Ala         995 1000 1005 Glu Glu Leu Lys Val Pro Cys Leu Cys Lys Ala Pro Asn Cys Arg Lys    1010 1015 1020 Phe Met Asn 1025

Claims (9)

서열번호 1의 염기서열로 표시되고 애기장대 유래의 ATX4 단백질을 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 식물세포에 형질전환하는 것을 포함하는, 식물체의 재분화(regeneration) 효율을 증가시키는 방법.1. A method for increasing the regeneration efficiency of a plant, comprising transforming a plant cell with a recombinant vector comprising a gene encoding a ATX4 protein of Arabidopsis, which is represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 ATX4 단백질은 서열번호 2의 아미노산 서열을 포함하는 것인, 식물체의 재분화 효율을 증가시키는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the ATX4 protein comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.
제 1 항에 있어서,
상기 ATX4 단백질이 식물체의 재분화 과정에서 과발현되는 것인, 식물체의 재분화 효율을 증가시키는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the ATX4 protein is overexpressed in plant regeneration.
제 1 항에 있어서,
상기 ATX4 단백질이 식물체의 탈분화 과정에서 발현이 억제되는 것인, 식물체의 재분화 효율을 증가시키는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the expression of said ATX4 protein is suppressed in the process of dedifferentiation of the plant.
서열번호 1의 염기서열로 표시되고 애기장대 유래의 ATX4 단백질을 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 식물체를 형질전환하는 것을 포함하는, 재분화 효율이 증가된 형질전환 식물체의 제조 방법.1. A method for producing a transformed plant having an increased efficiency of regeneration, which comprises transforming a plant using a recombinant vector represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and comprising a gene encoding Arabidopsis thaliana ATX4 protein. 삭제delete 삭제delete 서열번호 1의 염기서열로 표시되고 애기장대 유래의 ATX4 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는, 식물의 재분화 효율을 증가시키기 위한 조성물.1. A composition for increasing the regeneration efficiency of a plant, which comprises the gene encoding the ATX4 protein of Arabidopsis thaliana as an active ingredient, which is represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.
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Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Plant Physiology Preview. Vol. 174, No. 3, 페이지 1795-1806 (2017.05.26.)*

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