KR101900390B1 - Composition for enhancing terpene biosynthesis in plant - Google Patents

Composition for enhancing terpene biosynthesis in plant Download PDF

Info

Publication number
KR101900390B1
KR101900390B1 KR1020160181040A KR20160181040A KR101900390B1 KR 101900390 B1 KR101900390 B1 KR 101900390B1 KR 1020160181040 A KR1020160181040 A KR 1020160181040A KR 20160181040 A KR20160181040 A KR 20160181040A KR 101900390 B1 KR101900390 B1 KR 101900390B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gene
plant
terpene
synthase
hmg
Prior art date
Application number
KR1020160181040A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20180076653A (en
Inventor
김수언
이아름
강민경
권문혁
Original Assignee
서울대학교산학협력단
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 서울대학교산학협력단 filed Critical 서울대학교산학협력단
Priority to KR1020160181040A priority Critical patent/KR101900390B1/en
Publication of KR20180076653A publication Critical patent/KR20180076653A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101900390B1 publication Critical patent/KR101900390B1/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)
    • C12N15/8241Phenotypically 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
    • 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
    • C12N15/67General methods for enhancing the expression
    • 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
    • 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
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/0004Oxidoreductases (1.)
    • C12N9/0006Oxidoreductases (1.) acting on CH-OH groups as donors (1.1)
    • 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
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/88Lyases (4.)
    • 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
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/93Ligases (6)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y101/00Oxidoreductases acting on the CH-OH group of donors (1.1)
    • C12Y101/01Oxidoreductases acting on the CH-OH group of donors (1.1) with NAD+ or NADP+ as acceptor (1.1.1)
    • C12Y101/01034Hydroxymethylglutaryl-CoA reductase (NADPH) (1.1.1.34)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y101/00Oxidoreductases acting on the CH-OH group of donors (1.1)
    • C12Y101/01Oxidoreductases acting on the CH-OH group of donors (1.1) with NAD+ or NADP+ as acceptor (1.1.1)
    • C12Y101/01088Hydroxymethylglutaryl-CoA reductase (1.1.1.88)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y402/00Carbon-oxygen lyases (4.2)
    • C12Y402/03Carbon-oxygen lyases (4.2) acting on phosphates (4.2.3)
    • C12Y402/03047Beta-farnesene synthase (4.2.3.47)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y604/00Ligases forming carbon-carbon bonds (6.4)
    • C12Y604/01Ligases forming carbon-carbon bonds (6.4.1)
    • C12Y604/01002Acetyl-CoA carboxylase (6.4.1.2)

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

테르펜 합성 효소 유전자(terpene synthase), HMG-CoA 환원 효소(HMG-CoA reductase) 유전자 및 BCCP1(biotin carboxyl carrier protein) 유전자를 포함하는 식물체 테르펜 생합성 촉진용 조성물 및 상기 유전자를 이용하여 식물 테르펜 생합성을 촉진하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명을 이용하여 높은 수율로 테르펜을 제조할 수 있다.A composition for promoting plant terpene biosynthesis comprising a terpene synthase gene, an HMG-CoA reductase gene and a biotin carboxyl carrier protein (BCCP1) gene, and a gene for promoting plant terpene biosynthesis The present invention can be used to produce terpenes in a high yield.

Description

식물체 테르펜 생합성 촉진용 조성물 {Composition for enhancing terpene biosynthesis in plant}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a composition for enhancing plant terpene biosynthesis,

본 발명은 테르펜 합성유전자(Terpene synthase; TPS)와 함께 3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A 환원 효소 (HMG-CoA 환원효소; HMGR) 유전자 및 biotin carboxyl carrier protein 1(BCCP1) 유전자를 포함하는 식물체 테르펜 생합성 촉진 조성물 및 상기 유전자를 이용하여 식물 테르펜 생합성을 촉진시키는 방법에 관한 것으로서 유용한 테르펜 생합성을 증진시켜 식물 분자 육종 분야에 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to a plant comprising a 3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A reductase (HMG-CoA reductase) HMGR gene and a biotin carboxyl carrier protein 1 (BCCP1) gene together with a terpene synthase (TPS) The present invention relates to a terpene biosynthesis accelerating composition and a method for promoting plant terpene biosynthesis using the gene, and may be useful in the field of plant molecular breeding by promoting terpene biosynthesis.

환경악화와 인구증가로 인하여 식물체 생산력을 개선시키는 문제는 가장 중요한 문제로 대두되고 있다. 따라서 전통적인 육종교배를 통한 작물의 생산량을 증가시킴과 동시에 최근에는 분자육종 기술을 이용하여 작물의 산출량과 바이오매스를 증가시키기 위한 노력을 오랫동안 시도하여 왔다. 즉 농업 및 임업분야에서 식물의 광합성 효율을 증진하기 위하여 광합성과 관련된 유전자를 조작한 재조합 핵산 분자를 식물체 내로 도입하여 발현하는 등 부분적으로 진보되어 왔는데 이러한 접근방식은 한 식물체 종에 국한되는 것이 아니라 다른 식물체 종에도 적용이 가능하다.The problem of improving plant productivity due to environmental degradation and population growth is becoming the most important issue. Thus, in recent years, efforts have been made to increase crop yield and biomass using molecular breeding techniques, while increasing crop yield through traditional breeding. In other words, in order to improve the photosynthesis efficiency of plants in agriculture and forestry, recombinant nucleic acid molecules manipulated with genes related to photosynthesis have been partially introduced and introduced into plants, and this approach is not limited to one plant species It is also applicable to plant species.

한편, 테르펜 또는 이소프로페너이드는 주로 식물과 미생물이 이소프렌 단위로 합성하여 축적하거나 체외로 발산하는 물질군으로서, 카로테노이드와 엽록소의 곁사슬과 같이 식물의 광합성에 필수적인 분자를 구성하고, 세포막의 스테롤, 그리고 식물호르몬인 아브시스산, 지베렐린 등과 같이 식물의 세포 생리에 중요한 역할을 담당하며, 식물과 곤충간의 화학적 통신도 담당하며, 인류에게는 이 밖에 멘톨이나 (-)-α-bisabolol이나 피넨과 같이 향료나 아르테미시닌과 택솔과 같은 의약품으로서 중요하게 사용된다. 테르펜은 구성하는 이소프렌 단위 (C5)의 숫자에 따라 분류하며. 세스퀴테르펜 (C5×3 단위) 및 트리테르펜(C5×6)은 주로 식물의 세포질에서 만들어 지며, 이들의 전구체 이소프렌 단위는 주로 세포질에 존재하는 메발론산 경로(mevalonic acid pathway)를 통하여 공급되나, 색소체에 이소프렌 단위를 주로 공급하는 2-C-methyl-D-erythritol-4-phosphate; MEP) 경로에 의해서도 부분적으로 공급된다고 알려져 있다. 메발론산 경로의 원료물질은 세포질에서 이소시트르산 분해효소에 의해 시트르산에서 유래된 아세틸-CoA이다. 그리고 모노테르펜(C5×2)이나 디테르펜(C5×4) 그리고 테트라테르펜(C5×8)은 세포질에 존재하는 메발론산 경로와 달리 색소체에서 광합성 산물인 피루브 산과 글리세르알데히드-3-인산에서 유래하는 MEP 경로에 의하여 공급되는 이소프렌 단위로 이루어 진다고 알려져 있다. 색소체에서는 글리세르알데히드-3-인산은 피루브산을 거쳐 피루브산탈수소효소 (PDH)에 의하여 아세틸-CoA로 생성되고 이어서 아세틸-CoA 카르복실화 효소 (ACC)에 의하여 말로닐-CoA로 전환된다. 식물에서 색소체 ACC는 소단위인 비오틴 카르복실 운반 단백질1 (biotin carboxyl carrier protein 1; BCCP1)과 비오틴 카르복실화 효소(BC)와 카르복실 전달효소(CT)로 이루어져 있고 이들 소단위 유전자, 특히 BCCP1을 과발현하거나 상보서열 RNA를 발현하였을 때 식물체의 ACC의 활성은 감소하나 과발현 식물의 표현형에는 별다른 변화가 없다는 것이 알려져 있다. On the other hand, terpene or isopropenide is a substance group in which plants and microorganisms synthesize and synthesize isoprene units and exudes out of the body, and constitutes molecules essential for photosynthesis of plants such as carotenoids and chlorophyll side chains, It plays an important role in the cell physiology of plants such as plant hormones Abscisic acid and gibberellin. It also carries out chemical communication between plants and insects. In addition to menthol and menthol, such as (-) - α-bisabolol and pinene, It is used as an important drug such as artemisinin and taxol. Terpenes are classified according to the number of constituent isoprene units (C 5 ). Sesequiterpenes (C 5 × 3 units) and triterpenes (C 5 × 6) are mainly produced in the cytoplasm of plants. Their precursor isoprene units are mainly supplied via the mevalonic acid pathway present in the cytoplasm 2-C-methyl-D-erythritol-4-phosphate, which mainly supplies isoprene units to plastids; MEP) pathways. The source of the mevalonic acid pathway is acetyl-CoA derived from citric acid by the isocitrate degrading enzyme in the cytoplasm. Unlike the mevalonic acid pathway present in cytoplasm, monoterpene (C 5 × 2), diterpene (C 5 × 4), and tetra terpene (C 5 × 8) are photosynthetic products of pyruvic acid and glyceraldehyde- It is known to be composed of isoprene units supplied by the MEP pathway derived from phosphoric acid. Glyceraldehyde-3-phosphate is converted to acetyl-CoA by pyruvate dehydrogenase (PDH) via pyruvic acid and then converted to malonyl-CoA by acetyl-CoA carboxylating enzyme (ACC). In plants, the chromosome ACC consists of a subunit of biotin carboxyl carrier protein 1 (BCCP1), a biotin carboxylase (BC) and a carboxyl transferase (CT), and overexpresses these subunit genes, particularly BCCP1 Or complementary sequence RNA, the activity of ACC of the plant is decreased, but it is known that there is no significant change in phenotype of the overexpressing plant.

이러한 테르펜은 전통적으로 식물에서 추출되어 이용되어 왔으나 최근 합성생물학/대사공학의 발달로 대장균이나 효모에 식물의 테르펜 유전자를 이식하여 생물공학적 기법으로 테르펜을 상업적 생산하는 것이 가능해졌다. 특정 테르펜을 축적하는 식물에서 분자 육종을 통하여 테르펜을 과축적하는 것에서는 개똥쑥의 경우 상업적으로 이미 이용이 되고 있으나 유전자를 다른 식물에 이식하여 테르펜을 생산하는 것은 테르펜의 축적 장소, 테르펜 합성에 필요한 대사 물질의 공급, 테르펜이나 테르펜 전구체의 독성 등의 문제가 해결되지 않아 아직 높은 수율을 달성하지 못하고 있다. 일반적으로 세포질에서 테르펜 생합성을 증진하기 위하여 메발론산 경로의 제한요소인 HMG-CoA 환원효소를 과발현하여 메발론산경로를 활성화하여 테르펜의 수율을 올릴 수 있다는 것이 보고되어있다. 그러나 메발론산 경로의 속도조절 효소인 HMG-CoA 환원효소를 과발현하였을 때, 테르펜의 축적은 HMG-CoA 환원효소의 과발현 정도에 훨씬 미치지 못함이 알려져 있다.These terpenes have traditionally been extracted from plants and have been used recently, but with the development of synthetic biology / metabolism engineering, it has become possible to commercially produce terpenes by biotechnological techniques by transplanting the terpene gene of a plant into E. coli or yeast. In the case of accumulating terpenes through molecular breeding in a plant that accumulates specific terpenes, it is already commercially available in the case of dogsugury mugwort. However, the production of terpenes by transplanting genes into other plants is necessary for the accumulation place of terpenes and the synthesis of terpenes The supply of the metabolites, the toxicity of the terpene and the terpene precursor are not solved and the high yield has not yet been achieved. In general, it has been reported that in order to enhance terpene biosynthesis in the cytoplasm, the yield of terpene can be increased by overexpressing HMG-CoA reductase, which is a limiting factor of mevalonic acid pathway, to activate the mevalonic acid pathway. However, it is known that the overproduction of HMG-CoA reductase, which is a rate-regulating enzyme in the mevalonic acid pathway, is far less than the overexpression of HMG-CoA reductase in the accumulation of terpene.

그 밖의 전략으로 테르펜 합성 효소(terpene synthase; TPS)를 세포질이나 색소체에서 과발현하거나. 이소펜테닐 디포스페이트(isopentenyl diphosphate, IPP)가 생성된 이후 직접 세스퀴테르펜 전구체를 제공하는 FPS(farnesyl diphosphate synthase) 또는/및 GGPS (geranylgeranyl diphosphate)를 함께 해당하는 세포질이나 색소체에 과발현하거나 트리콤 선택발현 프로모터를 사용하는 전략으로 테르펜 생산의 증대를 도모하고 있다.Other strategies include overexpression of terpene synthase (TPS) in the cytoplasm or the plastid. (FPS) or / and GGPS (geranylgeranyl diphosphate), which directly provide a sesquiterpene precursor, after the production of isopentenyl diphosphate (IPP), are overexpressed in the corresponding cytoplasm or plastid, The strategy of using expression promoters is to increase the production of terpenes.

본 발명은 세포질의 메발론산 경로로 유입되는 아세틸-CoA의 공급원을 확충하기 위하여 색소체에서 아세틸-CoA 또는 이세틸-CoA의 전구체의 소모를 막음으로써 궁극적으로 세포질에서의 메발론산 경로로 물질 흐름을 활성화하는 것을 목적으로 한다. In order to expand the source of acetyl-CoA introduced into the cytoplasmic mevalonate pathway, the precursor of acetyl-CoA or isethyl-CoA is prevented from being consumed in the pigment, ultimately activating the substance flow to the mevalonate pathway in the cytoplasm .

본 발명은 표적 테르펜 합성 효소 유전자와 함께 HMG-CoA 환원 효소(HMGR) 유전자 및 BCCP1(biotin carboxyl carrier protein) 유전자를 포함하는 식물체 테르펜 생합성 촉진용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention aims to provide a composition for promoting plant terpene biosynthesis comprising a target terpene synthase gene and an HMG-CoA reductase (HMGR) gene and a BCCP1 (biotin carboxyl carrier protein) gene.

본 발명의 또 다른 목적은 테르펜 합성 효소 유전자와 HMG-CoA 환원 효소(HMGR) 유전자 및 BCCP1(biotin carboxyl carrier protein) 유전자를 과발현시키기 위한 프로모터를 식물체에 도입하는 단계를 포함하는 식물 테르펜 생합성 촉진 방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method for promoting plant terpene biosynthesis comprising the step of introducing a terpene synthase gene, a HMG-CoA reductase (HMGR) gene and a BCCP1 (biotin carboxyl carrier protein) .

테르펜 생합성 경로에서 물질의 흐름을 가속화하기 위하여 종래에는 테르펜 합성 효소 유전자와 함께 IPP 합성 경로 및 그 하류 유전자를 과발현하는 방법이 사용되어 왔으나, 본 발명은 실질적으로 IPP 생합성 경로의 전구체인 아세틸-CoA를 공급하는 대사물질 흐름을 활성화하는 방안을 제시한다.In order to accelerate the flow of substances in the terpene biosynthetic pathway, IPP synthesis pathway and overexpression of its downstream gene have been conventionally used together with the terpene synthase gene. However, the present invention is based on the fact that acetyl-CoA, which is a precursor of the IPP biosynthesis pathway, Suggesting ways to activate the flow of metabolites that are supplied.

이하, 본 발명을 더욱 자세히 설명하고자 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일 예에서, 테르펜 합성 효소 유전자, HMG-CoA 환원 효소(HMG-CoA reductase) 유전자 및 BCCP1(biotin carboxyl carrier protein) 유전자를 포함하는 식물체 테르펜 생합성 촉진용 조성물을 제공한다.In one example of the present invention, there is provided a composition for promoting plant terpene biosynthesis comprising a terpene synthase gene, an HMG-CoA reductase gene and a BCCP1 (biotin carboxyl carrier protein) gene.

상기 테르펜 합성 효소 유전자는 특별히 한정되지 않고 예를 들어 식물이나 미생물에서 유래된 모노테르펜 합성 효소 유전자, 세스퀴테르펜 합성 효소 유전자, 디테르펜 합성 효소 유전자, 트리테르펜 합성 효소 유전자, 테트라테르펜 합성 효소 유전자일 수 있으며, 예를 들어 Genbank 서열번호 KJ020282의 염기서열로 이루어진 (-)-α-bisabolol 합성 유전자 (BBS) 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 조성물은 상기 테르펜 합성 효소 유전자를 과발현시키기 위한 프로모터가 삽입된 형질전환 벡터 또는 상기 형질전환된 벡터로 형질전환된 미생물을 함유할 수 있다.The terpene synthase gene is not particularly limited and includes, for example, a monoterpene synthase gene derived from a plant or a microorganism, a sesquiterpene synthase gene, a diterpene synthase gene, a triterpene synthase gene, a tetra terpene synthase gene And may be, for example, (-) -? - bisabolol synthetic gene (BBS) consisting of the nucleotide sequence of Genbank SEQ ID NO: KJ020282, but is not limited thereto. The composition may contain a transformant vector into which a promoter is inserted to overexpress the terpene synthase gene or a microorganism transformed with the transformed vector.

HMG-CoA 환원 효소 유전자는 특별히 한정되지 않고 예를 들어 효모와 식물에서 유래된 것일 수 있으며, 예를 들어 서열번호 Genbank NM_001182434의 염기서열로 이루어지거나 절단 HMGR(truncated HMGR 또는 tHMGR)과 같이 변형된 유전자일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 조성물은 HMG-CoA 환원 효소 유전자, 상기 HMG-CoA 환원 효소 유전자를 과발현시키기 위한 프로모터가 삽입된 형질전환 벡터 또는 상기 형질전환된 벡터로 형질전환된 미생물을 함유할 수 있다. The HMG-CoA reductase gene is not particularly limited and may be derived, for example, from a yeast or a plant. For example, the HMG-CoA reductase gene may be composed of a nucleotide sequence of SEQ ID NO: Genbank NM_001182434 or may contain a modified gene such as truncated HMGR or tHMGR But is not limited thereto. The composition may contain an HMG-CoA reductase gene, a transformant vector into which a promoter is inserted to overexpress the HMG-CoA reductase gene, or a microorganism transformed with the transformed vector.

또한 상기 BCCP1 유전자는 식물 유래로서 특별히 한정되지 않고 예를 들어 애기장대에서 유래된 것일 수 있으며, 예를 들어 서열번호 Genbank AT5G16390의 염기서열로 이루어진 유전자일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한 상기 조성물은 상기 염기서열을 과발현시키기 위한 프로모터가 삽입된 형질전환 벡터 또는 상기 형질전환된 벡터로 형질전환된 미생물을 함유할 수 있다.The BCCP1 gene is not particularly limited and may be derived from Arabidopsis thaliana. For example, it may be a gene consisting of a nucleotide sequence of SEQ ID NO: Genbank AT5G16390, but is not limited thereto. In addition, the composition may contain a transformant vector into which a promoter is inserted to overexpress the base sequence or a microorganism transformed with the transformed vector.

본 발명의 조성물은 HMG-CoA 환원 효소 유전자의 과발현으로 메발론산 경로를 활성화하고 동시에 색소체에서 아세틸-CoA의 소모를 낮추어 세포질에서 테르펜 생합성에 이용되는 메발론산 경로의 원료인 아세틸-CoA의 공급원을 확충함으로써 테르펜 합성유전자나, HMG-CoA 환원효소 유전자나, BCCP1 유전자를 단독으로 포함하는 조성물 대비 테르펜 생합성 촉진 효과가 현저히 우수한 것을 확인하였다. 본 발명에서 사용되는 재조합 유전자의 일 예로서 서열번호 1의 서열로 이루어진 tHMGR-2A-BCCP1의 염기서열을 포함한다. 상기 서열번호 1의 1 내지 1506번 서열은 tHMGR 유전자 서열, 상기 서열번호 1의 1507번 내지 1572번의 서열은 구제역 바이러스 유래의 2A 절단 서열(66bp)이며, 상기 서열번호 1의 1573 내지 2412번의 서열은 BCCP1 유전자 서열이다.The composition of the present invention activates the mevalonic acid pathway by overexpression of the HMG-CoA reductase gene and at the same time lowers the consumption of acetyl-CoA in the plastidium to expand the source of acetyl-CoA, which is the source of the mevalonic acid pathway used for terpene biosynthesis in the cytoplasm It was confirmed that the terpene biosynthesis promoting effect was remarkably superior to the composition comprising the terpene synthetic gene, the HMG-CoA reductase gene and the BCCP1 gene alone. As an example of the recombinant gene used in the present invention, it includes the nucleotide sequence of tHMGR-2A-BCCP1 consisting of the sequence of SEQ ID NO: 1. The sequence 1 to 1506 of SEQ ID NO: 1 is a tHMGR gene sequence, the sequence 1507 to 1572 of SEQ ID NO: 1 is a 2A cut sequence (66bp) derived from foot-and-mouth disease virus, and the sequence 1573 to 2412 of SEQ ID NO: BCCP1 gene sequence.

본 발명에서 '과발현'은, 야생형 식물에서 발현되는 수준 이상으로 상기 식물체 본래 또는 외래 테르펜 합성 효소 유전자, HMG-CoA 환원 효소 유전자 및/또는 BCCP1 유전자를 발현되도록 하는 것을 의미하며, 과발현시키는 방법은 특별히 제한되지 않고 다양한 공지된 기술을 이용하여 수행할 수 있으며, 예컨대 구조 유전자로부터 상부 스트림에 위치한 리보솜 결합 부위 또는 프로모터 및 조절영역을 돌연변이 시키거나 도입하여 적절한 유전자의 복제수를 증가시킴으로써 수행할 수 있고, 구조 유전자로부터의 상부 스트림이 도입된 발현 카세트가 동일한 방식으로 작용할 수 있다. 또한 mRNA의 수명을 연장시키는 방법 또한 발현을 증가시킬 수 있다. 또한, 배지의 조성 및/또는 배양 기술을 변화시킴으로써 상기 유전자를 과발현시킬 수도 있다.In the present invention, 'overexpression' means that the plant native or foreign terpene synthase gene, HMG-CoA reductase gene and / or BCCP1 gene is expressed at a level higher than that expressed in a wild-type plant. And can be carried out, for example, by mutating or introducing a ribosome binding site or promoter and regulatory region located in the upstream stream from the structural gene to increase the number of copies of the appropriate gene, Expression cassettes into which an upstream stream from the structural gene has been introduced can act in the same manner. Methods of extending the life of mRNA may also increase expression. The gene may also be over-expressed by changing the composition of the medium and / or the culture technique.

본 발명에서 '형질전환'은 원래의 세포가 가지고 있던 것과 다른 종류의 유전자가 있는 DNA사슬 조각 또는 플라스미드가 세포 내에 침투되어 원래 세포에 존재하던 DNA와 결합, 세포의 유전형질이 변화되는 분자생물학적 현상을 말한다. 특히 본 발명에서 형질전환은 특정 유전자가 식물체내로 삽입되는 것을 의미한다. 형질전환 유전자의 발현방법은 본 발명에서 제한 받지 않으며 발현시기로는 또한 상시 발현이거나, 일시 발현이거나, 조건 발현일 수 있다.In the present invention, the term 'transformation' refers to a molecular biologic phenomenon in which a DNA chain or plasmid having a different kind of gene from that of the original cell is bound to DNA originally present in the cell, . In particular, in the present invention, transformation means that a specific gene is inserted into a plant body. The method of expressing the transgene is not limited to the present invention, and the expression period may also be constant expression, temporary expression, or expression of the condition.

본 발명에서 '식물체'는 상기 테르펜 합성 효소 유전자, HMG-CoA 환원 효소 유전자 및/또는 BCCP1 유전자 염기서열이 삽입되어 형질전환이 가능한 식물체라면 이에 제한되지 않지만 바람직하게는 벼, 옥수수, 밀, 귀리, 호밀, 수수, 둥굴레, 파, 붓꽃, 난초, 갈대, 튤립, 백합, 수선화, 풍란, 대나무, 난초 등의 단자엽 식물과 담배, 상치, 개똥쑥, 애기장대, 쥐오줌풀, 무, 호박, 강낭콩, 해바라기, 팥, 벚나무, 감나무, 나팔꽃, 민들레, 후추, 배추, 고추, 포플러, 사과, 감자, 고구마, 시금치, 완두, 명아주, 배나무, 국화 등의 쌍자엽식물, 그리고 시아노박테리아(cyanobacteria), 녹색(비)황세균, 홍색(비)황세균 등의 단세포 광합성세균 및, 진핵세포 광합성 조류, 예를 들어 클로렐라(chlorella), 클라미도모나스(Chlamydomonas), 프로토시폰(protosiphon), 테트라시스티스(Tetracystis), 클로로코큠(chlorococcum)으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상일 수 있다.In the present invention, the 'plant' is not limited to a plant which can be transformed by insertion of the terpene synthase gene, the HMG-CoA reductase gene, and / or the BCCP1 gene sequence, but preferably includes rice, maize, wheat, oats, Ornamental plants such as tobacco, spotted caterpillars, caterpillars, caterpillars, caterpillars, radishes, radishes, pumpkins, green beans, sunflowers , Dyes such as red bean, cherry tree, persimmon, morning glory, dandelion, pepper, Chinese cabbage, red pepper, poplar, apple, potato, sweet potato, spinach, pea, sweetpotato, pear, chrysanthemum, and cyanobacteria, ), Single-cell photosynthetic bacteria such as Hwangseobyeon, Hwangseobyeon, and red (non-yellow) bacteria, and eukaryotic photosynthetic algae such as chlorella, Chlamydomonas, protosiphon, Tetracystis, And chlorococcum. ≪ Desc / Clms Page number 2 >

상기 식물체는 바람직하게는 식물체 전체이거나 특정 기관이거나 특정 조직, 일 예로서 식물체의 뿌리나 표피세포나 분비모(glandular trichome)일 수 있으며, 바람직하게는 표피세포일 수 있다. 상기 테르펜 합성 효소 유전자, HMG-CoA 환원 효소 유전자 및/또는 BCCP1 유전자 염기서열이 식물체 전체에서 과발현되는 경우(전신 발현)는 생합성 촉진 수율이 매우 우수하며, 식물체의 표피세포에 특이적으로 발현/과발현되는 경우에는 유전자 과발현에 의한 테르펜 생합성 중간체 또는 최종 산물이 생산식물체에 미치는 독성이 현저히 낮거나, 독성이 아예 나타나지 않는 것을 특징으로 한다. 이는 표피세포에 테르펜이 생합성되는 경우, 표피 세포는 지방산대사가 활발하며 과축적시 식물 조직의 괴사를 초래할 수 있는 테르펜을 외부로 발산하거니 축적할 수 있어, 지방산 대사 경로로의 물질 흐름을 테르펜으로 전환하더라도 식물조직 괴사문제를 피할 수 있다.The plant may be a whole plant, a specific organ, or a specific tissue, for example, a root, epidermal cell or glandular trichome of a plant, preferably a epidermal cell. When the overexpression of the terpene synthase gene, HMG-CoA reductase gene and / or BCCP1 gene sequence is over-expressed in whole plants (systemic expression), the yield of promoting biosynthesis is excellent, and the expression / overexpression , The terpene biosynthetic intermediate or final product due to gene overexpression is markedly low in toxicity to the production plant or is not toxic. When terpenes are biosynthesized in the epidermal cells, the epidermal cells can accumulate by accumulating the terpenes which are active in the fatty acid metabolism and can cause necrosis of the plant tissues during overaccumulation. Thus, The plant tissue necrosis problem can be avoided.

본 발명의 식물체 테르펜 생합성 촉진용 조성물은 테르펜 합성 효소 유전자, HMG-CoA 환원 효소 유전자 및/또는 BCCP1 유전자를 포함하는 것을 특징으로 하며, 각각의 유전자는 예를 들어  pinene synthase, nerol synthase, citral synthase, camphor synthase, menthol synthase, limonene synthase , and linalool synthase 등의 모노 테르펜 합성효소와 (-)-α-bisabolol synthase, valerenadiene synthase, amorphadiene synthase, α-humulene synthase, α/β-santalene synthase, β-bisabolene synthase, Patchoulol synthase, (E)-β-farnesene synthase, δ-selinene synthase, γ-humulene synthase, germacrene C synthase,  epi-cedrol synthase, germacrene D synthase, germacrene a synthetase, δ-guaien synthase, valencene synthase, bechisupirajien synthase 등의 세스퀴테르펜 합성효소 그리고 casbene synthase, taxadiene synthase, levopimaradiene synthase, abietadiene synthase, isopimaradiene synthase, ent-copalyl diphosphate synthase, syn-stemar-13-ene synthase, syn-stemod-13(17)-ene synthase, syn-pimara-7,15-diene synthase, ent-sandaracopimaradiene synthase, ent-cassa-12,15-diene synthase, ent-pimara-8(14),15-diene synthase, ent-kaur-15-ene synthase, ent-kaur-16-ene synthase, aphidicolan-16β-ol synthase, phyllocladan-16?-ol synthase, fusicocca-2,10(14)-diene synthase, sclareol synthase, cis-abienol synthase, manool synthase, larixol synthase, clerodienyl diphosphate synthase 등의 다이테르펜 합성효소 유전자가 있으며, 트리테르펜 합성 효소 유전자 일 수도 있으나 이에 한정되지 않는다. The composition of the present invention comprises a terpene synthase gene, an HMG-CoA reductase gene, and / or a BCCP1 gene, wherein each gene includes, for example, a pinene synthase, a nerol synthase, a citral synthase, (-) - α-bisabolol synthase, valerenadiene synthase, amorphadiene synthase, α-humulene synthase, α / β-santalene synthase, β-bisabolene synthase and camphor synthase, menthol synthase, limonene synthase and linalool synthase. , Patchoulol synthase, (E) -β-farnesene synthase, δ-selinene synthase, γ-humulene synthase, germacrene C synthase, epi-cedrol synthase, germacrene D synthase, δ-guaien synthase, valencene synthase, bechisupirajien synthase And casbene synthase, taxadiene synthase, levopimaradiene synthase, abietadiene synthase, isopimaradiene synthase, and ent-copalyl diphosp 13-ene synthase, syn-stemod-13 (17) -ene synthase, syn-pimara-7,15-diene synthase, ent-sandaracopimaradiene synthase, ent-cassa-12,15-diene synthase 15 synthase, ent-kaur-15-ene synthase, ent-kaur-16-ene synthase, aphidicolan-16β-ol synthase, phyllocladan-16? -ol synthase, fusicocca- A diterpene synthase gene such as 2,10 (14) -diene synthase, sclareol synthase, cis-abienol synthase, manool synthase, larixol synthase, and clerodienyl diphosphate synthase, and may be a triterpene synthase gene.

본 발명의 조성물에 포함되는 유전자는 캐모마일, 개똥쑥, 쥐오줌풀, 후추, 오렌지, 박하, 전나무, 아가우드, 토마토, 상추, 치커리, 사리풀, 담배, 효모, 벼, 애기장대 등에서 유래한 것일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The gene contained in the composition of the present invention may be derived from a plant such as Chamomile, Cryptomeria japonica, Cryptomeria japonica, Pepper, Orange, Mint, Fir, Agarwood, Tomato, Lettuce, Chicory, Barley, Tobacco, Yeast, But is not limited thereto.

상기 조성물은 바람직하게는 테르펜 합성 효소 유전자, HMG-CoA 환원 효소 유전자 및/또는 BCCP1 유전자 서열이 과발현 프로모터와 함께 삽입된 형질전환 벡터 또는 상기 형질전환 벡터로 형질전환된 미생물을 포함할 수 있다.The composition may preferably comprise a transformed vector inserted with a terpene synthase gene, an HMG-CoA reductase gene and / or a BCCP1 gene sequence together with an over-expression promoter, or a microorganism transformed with the transformed vector.

상기 형질전환 벡터는 목적한 코딩 서열과, 특정 숙주 생물에서 작동가능하게 연결된 코딩 서열을 발현하는데 필수적인 적정 핵산 서열을 포함하는 재조합 DNA 분자를 의미한다. 진핵 세포에서 이용 가능한 프로모터, 인핸서, 종결신호 및 폴리아데닐레이션 신호는 공지되어 있다. 본 발명에서 상기 형질전환 벡터는 테르펜 합성 효소 유전자, HMG-CoA 환원 효소 유전자 및/또는 BCCP1 유전자 서열이 삽입되어 식물 세포로 직접 도입될 수 있거나 식물에 감염을 유발하는 미생물 내부로 도입될 수 있는 식물 발현 벡터일 수 있다.The transformed vector refers to a recombinant DNA molecule comprising a desired coding sequence and a suitable nucleic acid sequence necessary for expressing a coding sequence operably linked in a particular host organism. Promoters, enhancers, termination signals and polyadenylation signals available in eukaryotic cells are known. In the present invention, the transformation vector may be a plant which can be introduced into a plant cell by inserting a terpene synthase gene, an HMG-CoA reductase gene and / or BCCP1 gene sequence, or introduced into a microorganism inducing infection with a plant Expression vector.

상기 식물 발현 벡터의 바람직한 예는 pEAQ-HT binary vector로써 식물에서 쉽고 빠르게 외래 단백질을 생산하기 위해 만들어진 플라스미드이다. 이는 유전적 drift와 생물학적 오염을 유발할 수 있는 잠재적 문제를 가진 viral replication 없이 높은 수준의 translation 효능으로 많은 양의 재조합 단백질을 생산할 수 있는 Cowpea Mosaic Virus hypertranslational "CPMV-HT"발현 시스템을 사용하는 점이 주요한 특징이다. 식물 게놈에 이동될 DNA가 있는 Transfer-DNA 영역(T-DNA) 안에는 35S 전신발현 프로모터와 nopaline synthase (nos) 터미네이터 사이에 여러가지 제한효소들이 있는 다중 클로닝 영역(MCS)이 있다. 그리고 viral replication machinery를 암호화하는 RNA-1에 의존되어 viral 코트 단백질 및 viral movement 단백질을 암호화하는 RNA-2의 수정된(modified) 5'untrasnlated region (UTR)과 3'UTR 서열이 도입되어 있어 외래 유전자의 발현을 더욱 높일 수 있는 특징이 있다. 또한 유전자 silencing의 억제자인 P19 유전자를 포함하고 있어 외래 유전자인 T-DNA 영역이 식물 게놈에 도입되어 식물체 내에서 침입자로 인지되어 분해돼 버리는 현상을 막을 수 있다. 그리고 벡터의 모뼈대에는 이콜라이(E.coli)와 아그로박테리움 투메파시엔스(A. tumefaciens) 에서 플라스미드의 증폭을 위해 필수적인 oriV, colE1 origin과 trfA 유전자가 존재하고, 카나마이신 항생물질에 내성을 부여하는 원생생물의 네오마이신 포스포트랜스퍼레이즈(neomycin phosphotransferase, nptIII) 유전자가 존재한다. 다음과 같은 벡터의 구성들은 목적으로 하는 유전자를 도입하여 식물에서 많은 양의 재조합 단백질을 효과적으로 발현하는 데에 중요하다. 상기 벡터는 고효율의 식물 적용 벡터로서 일시발현이나 상시발현에 모두 이용된다.A preferred example of the plant expression vector is a pEAQ-HT binary vector, which is a plasmid designed to produce an exogenous protein easily and rapidly in a plant. It uses the Cowpea Mosaic Virus hypertranslational "CPMV- HT " expression system, which can produce large amounts of recombinant proteins with high level of translation efficiency without viral replication with potential problems that could lead to genetic drift and biological contamination to be. Within the Transfer-DNA region (T-DNA) with the DNA to be transferred into the plant genome, there is a multiple cloning region (MCS) with various restriction enzymes between the 35S systemic expression promoter and the nopaline synthase (nos) terminator. And a modified 5'untrasnlated region (UTR) and 3'UTR sequence of RNA-2 that rely on RNA-1 encoding the viral replication machinery to encode viral coat proteins and viral movement proteins, Can be further enhanced. In addition, it contains the P19 gene, which is an inhibitor of gene silencing, so that the foreign gene T-DNA region is introduced into the plant genome and can be prevented from being recognized as an intruder in the plant. In the framework of the vector, the oriV , colE1 origin and trfA gene, which are essential for the amplification of the plasmid in E. coli and A. tumefaciens , are present and are resistant to kanamycin antibiotics The neomycin phosphotransferase (nptIII) gene of the protist is present. The following vector constructs are important for efficiently expressing large amounts of recombinant proteins in plants by introducing the gene of interest. The vector is a high-efficiency plant-applied vector, and is used for both temporary expression and normal expression.

본 발명의 일 구현 예에 따른 식물 발현 벡터에서, 테르펜 합성 효소 유전자, HMG-CoA 환원 효소 유전자 및/또는 BCCP1 유전자를 과발현 시키기 위한 프로모터는 CaMV 35S, 액틴, 유비퀴틴, pEMU, MAS, AUX 또는 히스톤 프로모터일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 벡터에서 터미네이터는, 통상의 터미네이터를 사용할 수 있으며, 그 예로는 노팔린 신타아제(nos), 벼 ?-아밀라아제 RAmy1 A 터미네이터, 파세올린(phaseoline) 터미네이터, 아그로박테리움 투메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens)의 옥토파인(Octopine) 유전자의 터미네이터 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 벡터의 필요성에 관하여, 그러한 영역이 식물 세포에서의 전사의 확실성 및 효율을 증가시키는 것으로 알려져 있다. In the plant expression vector according to an embodiment of the present invention, the promoter for overexpressing the terpene synthase gene, the HMG-CoA reductase gene and / or the BCCP1 gene may be CaMV 35S, actin, ubiquitin, pEMU, MAS, AUX or histone promoter But is not limited thereto. In this vector, the terminator can be a conventional terminator, such as nopaline synthase (nos), rice-amylase RAmy1 A terminator, phaseoline terminator, Agrobacterium tumefaciens, And the terminator of the Octopine gene of the present invention, but the present invention is not limited thereto. Regarding the need for vectors, such regions are known to increase the certainty and efficiency of transcription in plant cells.

상기 미생물은 식물에 감염을 유발시키는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있고, 예컨대 다양한 종류의 바이러스 또는 박테리아 등이 될 수 있으며, 바람직하게는 다양한 아그로박테리움 투메파시엔스 균주(LBA4404, C58C1, EHA105, EHA101, GV3101 등)를 사용할 수 있다.The microorganism can be used without limitation as long as it causes an infection to a plant. For example, the microorganism can be various kinds of viruses or bacteria, and preferably a variety of Agrobacterium tuberculosis strains (LBA4404, C58C1, EHA105, EHA101, GV3101 Etc.) can be used.

본 발명의 또 다른 일 예로서 테르펜 합성 효소 유전자, HMG-CoA 환원 효소 유전자 및/또는 BCCP1 유전자 서열이 삽입되어 이들 유전자 또는 염기서열이 일시적으로 발현된 식물체를 포함한다.Another example of the present invention includes a plant in which a terpene synthase gene, an HMG-CoA reductase gene and / or a BCCP1 gene sequence is inserted and these genes or base sequences are temporarily expressed.

상기 조성물에 관한 사항은 상기 테르펜 합성 효소 유전자, HMG-CoA 환원 효소 유전자 및/또는 BCCP1 유전자를 일시적 발현한 모든 식물체에 동일하게 적용될 수 있다.The composition may be applied to all plants transiently expressing the terpene synthase gene, HMG-CoA reductase gene and / or BCCP1 gene.

상기 테르펜 합성 효소 유전자, HMG-CoA 환원 효소 유전자 및/또는 BCCP1 유전자를 식물체 내로 삽입하는 방법은 원형질체 융합법, 전기천공법(electroporation), 유전자총 방법 및 식물종양을 유발하는 것으로 알려진 식물병원세균인 아그로박테리움 투메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens )를 활용하는 방법으로 이루어진 군에서 선택된 방법을 이용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The method of inserting the terpene synthase gene, HMG-CoA reductase gene and / or BCCP1 gene into a plant can be carried out by a method such as protoplast fusion, electroporation, gene gun method and plant pathogenic bacteria Agrobacterium Tome Pacifico Enschede (Agrobacterium tumefaciens ) may be used, but the present invention is not limited thereto.

상기 원형질체 융합법은 식물 세포의 세포벽을 제거한 원형질체를 이용하여 서로 다른 형질을 가진 두 세포를 융합하는 기술이며(Christou. Trends in Plant Science, 1: 423 - 431, 1966 참조), 또한 상기 전기천공법(또는 전기충격법)은 세포에 전기 충격을 주어 세포막에 일시적으로 작은 구멍이 생기도록 하여 세포의 DNA 흡수를 증가시키는 방법이다.The protoplast fusion method is a technique of fusing two cells having different traits using protoplasts in which the cell walls of plant cells have been removed (Christou. Trends in Plant Science, 1: 423-431, 1966) (Or electric shock method) is a method of increasing the DNA absorption of a cell by causing electric shock to the cell to temporarily create a small hole in the cell membrane.

또한 상기 유전자총 방법은 대상 유전자를 금속 (텅스텐 또는 금) 입자에 코팅한 후, 고압가스의 힘으로 식물세포에 발사하여 유전자를 도입하는 방법으로 식물의 특성에 상관없이 폭넓게 이용될 수 있는 방법이다.In addition, the above-mentioned gene aggregation method is a method in which a target gene is coated on a metal (tungsten or gold) particle, and then the gene is introduced into a plant cell under the action of a high-pressure gas, .

또한 상기 식물종양을 유발하는 것으로 알려진 식물병원세균인 아그로박테리움 투페파시엔스(Agrobacterium tumefaciens )를 활용하는 방법은 상처가 난 식물 잎에 균주를 주입하면 균주가 가지고 있는 종양유도-플라스미드(Ti-plasmid) 중 DNA의 일부(T-DNA)가 식물세포로 삽입되는 특징을 갖고 있어서 외래 유전자의 식물체로의 도입에 널리 활용되고 있는 방법이다.In addition, the plant pathogenic bacteria Agrobacterium ( Agrobacterium < RTI ID = 0.0 > tumefaciens ) is a method in which when a strain is injected into a wounded plant leaf, a portion of the DNA (T-DNA) in the tumor-derived plasmid (Ti-plasmid) It is widely used for the introduction of genes into plants.

본 발명의 테르펜 합성 효소 유전자,HMG-CoA 환원 효소 유전자 및/또는 BCCP1 유전자를 주입하여 일시적 발현한 식물체는 공 벡터를 주입한 식물체 대비 메발론산 경로가 활성화되는 동시에 아세테이트를 경쟁적으로 사용하는 지방산의 생합성이 저해되어 식물체 내 테르펜 생합성이 매우 우수하게 촉진될 수 있어 높은 수율로 테르펜을 제조할 수 있다.The plant transiently expressed by injection of the terpene synthase gene, HMG-CoA reductase gene and / or BCCP1 gene of the present invention is more effective than the plant transfected with the empty vector by activating the mevalonic acid pathway, The terpene biosynthesis in the plant can be promoted to be very excellent and terpenes can be produced with high yield.

본 발명의 또 다른 일 예로서, 테르펜 합성 효소 유전자와 HMG-CoA 환원 효소(HMG-CoA reductase) 유전자 및 BCCP1(biotin carboxyl carrier protein) 유전자를 과발현시키기 위한 프로모터를 식물체에 도입하는 단계를 포함하는 식물 테르펜 생합성 촉진 방법을 제공한다.As another example of the present invention, there is provided a plant comprising a step of introducing into a plant a promoter for overexpressing a terpene synthase gene, an HMG-CoA reductase gene and a BCCP1 (biotin carboxyl carrier protein) gene To provide a method for promoting terpene biosynthesis.

상기 조성물 및 일시적 발현된 식물체에 관한 사항은 식물 테르펜 생합성 촉진 방법에 동일하게 적용될 수 있다.The above composition and the matters concerning the transiently expressed plant can be equally applied to the method for promoting plant terpene biosynthesis.

상기 테르펜 합성 효소 유전자, HMG-CoA 환원 효소 유전자 및/또는 BCCP1 유전자 서열은 바람직하게는, 상기 유전자를 과발현시키기 위한 프로모터와 함께 식물체로 도입될 수 있다.The terpene synthase gene, the HMG-CoA reductase gene, and / or the BCCP1 gene sequence may preferably be introduced into the plant together with a promoter for overexpressing the gene.

상기 조성물을 니코티아나 벤타미아나 식물체에 일시적 과발현하기 위해 제작한 테르펜 합성 효소 유전자, HMG-CoA 환원 효소 유전자 및/또는 BCCP1 유전자 재조합 플라스미드로 Agrobacterium 균주를 형질전환하고, 형질전환된 균주로 현탁액을 만들어 잎에 주입하여 식물생장상에서 7일간 키워 일시적 과발현 식물체를 제작할 수 있다. An Agrobacterium strain was transformed with a terpene synthase gene, an HMG-CoA reductase gene and / or a BCCP1 gene recombinant plasmid, which was prepared to transiently overexpress the above composition into Nicotiana bentamiana plants, and a suspension was prepared using the transformed strain The plants can be transiently overexpressed by inserting them into leaves and growing them for 7 days on plant growth.

본 발명은 테르펜 합성 효소 유전자, HMG-CoA 환원 효소 유전자 및 BCCP1 유전자를 포함하여 각 유전자를 단일로 과발현시키는 것 대비 식물체 내 테르펜의 생합성을 더욱 우수한 효율로 촉진시킬 수 있어 테르펜 함량이 높은 식물 분자 육종 분야에 유용하게 사용할 수 있다.The present invention can promote the biosynthesis of terpenes in plants more efficiently than the overexpression of each gene including the terpene synthase gene, HMG-CoA reductase gene and BCCP1 gene, It can be usefully used in fields.

도 1은 본 발명의 일 구체예에서 사용되는 벡터의 개략적인 구조를 도시화한 것이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 일 구체예에서 사용되는 벡터의 개략적인 구조를 도시화 한 것이다.
도 3은 테르펜 합성 효소 유전자, HMG-CoA 환원 효소 유전자 및 BCCP1 유전자가 전신 발현된 식물체의 독성에 의한 조직 괴사 여부를 나타낸 것이다.
도 4는 테르펜 합성 효소 유전자, HMG-CoA 환원 효소 유전자 및 BCCP1 유전자가 표피세포에 특이적으로 발현된 식물체의 독성에 의한 조직 괴사 여부를 나타낸 것이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic diagram illustrating the structure of a vector used in one embodiment of the present invention.
Figure 2 illustrates a schematic structure of a vector used in another embodiment of the present invention.
Fig. 3 shows the tissue necrosis caused by the toxicity of the terpene synthase gene, the HMG-CoA reductase gene and the plant in which the BCCP1 gene is expressed systemically.
Fig. 4 shows the tissue necrosis caused by the toxicity of the terpene synthase gene, the HMG-CoA reductase gene and the BCCP1 gene-expressing plant specifically expressed in the epidermal cells.

하기의 예시적인 실시예를 들어 본 발명을 더욱 자세히 설명할 것이나, 본 발명의 보호범위가 하기 실시예로 한정되는 의도는 아니다. The present invention will be described in more detail by way of the following illustrative examples, but the scope of protection of the present invention is not intended to be limited to the following examples.

실시예 1. 테르펜 합성 효소 유전자 및 HMG-CoA 환원 효소 유전자 및 BCCP1 유전자가 삽입된 식물체의 제조Example 1: Preparation of plants containing the terpene synthase gene and the HMG-CoA reductase gene and the BCCP1 gene

전신 발현 프로모터 (CaMV 35S)만을 포함하는 벡터(Empty vector), 테르펜 합성 효소 유전자로서, (-)-α-비사볼롤(bisabolol) 합성 효소(BBS) 유전자를 추가로 포함하는 벡터(P35S:BBS), BCCP1 유전자를 포함하는 벡터(P35S:BCCP1), HMG-CoA 환원효소 유전자를 포함하는 벡터(P35S:tHMGR) 및 BCCP1 유전자와 HMG-CoA 환원효소 유전자 모두를 포함하는 벡터(P35S:tHMGR-2A-BCCP1, 서열번호 1)를 제조하였다. A vector (P35S: BBS) further comprising a (-) -? - bisabolol synthase (BBS) gene as a terpene synthase gene, a vector containing only a whole body expression promoter (CaMV 35S) , A vector (P35S: BCCP1) containing the BCCP1 gene, a vector (P35S: tHMGR) containing the HMG-CoA reductase gene and a vector (P35S: tHMGR-2A- BCCP1, SEQ ID NO: 1).

상기 유전자는 효모 유래의 HMG-CoA 환원 효소 유전자(Genbank 서열번호 NM_001182434), (-)-α-비사볼롤(bisabolol) 합성 효소(BBS) 유전자 (Genbank 서열번호 KJ020282) 및 애기장대(Arabidopsis thaliana)유래의 BCCP1 유전자(Genbank 서열번호 AT5G16390)로서, 이들을 첫 번째 프로모터 영역의 전신 발현 프로모터 (CaMV 35S)가 있는 pEAQ-HT binary 벡터 (Sainsbury 등, Plant Biotechnology Journal 7: 682-693. 2009)에 삽입하였다. 상기 벡터의 개략적인 구조를 도 1에 개략적으로 나타내었다.This gene is derived from yeast-derived HMG-CoA reductase gene (Genbank SEQ ID NO: NM_001182434), (-) -? - bisabolol synthase (BBS) gene (Genbank SEQ ID NO: KJ020282) and Arabidopsis thaliana (Sainsbury et al., Plant Biotechnology Journal 7: 682-693, 2009) with the systemic expression promoter (CaMV 35S) of the first promoter region as the BCCP1 gene of the first promoter region (Genbank SEQ ID NO: AT5G16390). The schematic structure of the vector is schematically shown in Fig.

구체적으로 효모에서 HMG-CoA 환원 효소 유전자의 RNA를 추출하여 cDNA 합성 후 PCR로 증폭하였으며, 이때 아래 표 1의 서열번호 2 및 3의 서열을 갖는 프라이머를 사용하였다. 애기장대에서 BCCP1 유전자의 RNA를 추출하여 cDNA를 합성한 후 아래 표 1의 서열번호 4 및 5의 서열을 갖는 프라이머를 사용하여 PCR 증폭하였다.Specifically, the RNA of HMG-CoA reductase gene was extracted from yeast, and cDNA was synthesized and amplified by PCR. Here, primers having the sequences of SEQ ID NOs: 2 and 3 in Table 1 were used. The RNA of BCCP1 gene was extracted from Arabidopsis thaliana and cDNA was synthesized. Then, PCR amplification was carried out using primers having sequences of SEQ ID NOS: 4 and 5 in Table 1 below.

서열번호 SEQ ID NO: 설명Explanation 서열order 서열번호 2SEQ ID NO: 2 HMG-CoA 유전자
정방향 프라이머
HMG-CoA gene
Forward primer
5'-CGCTCTAGAACTAGTGGATCCATGGTTTTAACCAATAAAACAGTCATTTC-3'5'-CGCTCTAGAACTAGTGGATCCATGGTTTTAACCAATAAAACAGTCATTTC-3 '
서열번호 3SEQ ID NO: 3 HMG-CoA 유전자
역방향 프라이머
HMG-CoA gene
Reverse primer
5'- CCCGCCAACTTGAGAAGGTCAAAATTCAAAGTCTGTTTCACGGATTTAATGCAGGTGACGGAC- 3'5'- CCCGCCAACTTGAGAAGGTCAAAATTCAAAGTCTGTTTCACGGATTTAATGCAGGTGACGGAC-3 '
서열번호 4SEQ ID NO: 4 BCCP1 유전자
정방향 프라이머
BCCP1 gene
Forward primer
5'- TTCTCAAGTTGGCGGGAGACGTCGAGTCCAACCCTGGGCCCATGGCGTCTTCGTCGTTCTCA- 3'5'-TTCTCAAGTTGGCGGGAGACGTCGAGTCCAACCCTGGGCCCATGGCGTCTTCGTCGTTCTCA-3 '
서열번호 5SEQ ID NO: 5 BCCP1 유전자
역방향 프라이머
BCCP1 gene
Reverse primer
5'- GGTACCGGGCCCCCCCTCGAGCTACGGTTGAACCACAAACAGAGG- 3'5'-GGTACCGGGCCCCCCCTCGAGCTACGGTTGAACCACAAACAGAGG-3 '

상기 증폭한 두 PCR 산물은 정제 후, Gibson assemble 방법으로 BamHI 및 XhoI 제한효소로 절단 한 pBluescriptII KS 벡터에 sub-cloning 하였다. 재조합 플라스미드의 염기서열을 확인한 후, HMG-CoA 환원 효소 유전자의 정방향 프라이머(서열번호 6: 5'- CTGCCCAAATTCGCGACCGGTATGGTTTTAACCAATAAAACAGTCATTTC- 3')와 BCCP1 유전자의 역방향 프라이머(서열번호 7: 5'- ACCAGAGTTAAAGGCCTCGAGCTACGGTTGAACCACAAACAGAGG- 3')로 PCR로 증폭하여, AgeI 및 XhoI 제한효소로 절단한 pEAQ-HT 벡터에 클로닝 하였다.The amplified two PCR products were purified and sub-cloned into pBluescript II KS vector digested with Bam HI and Xho I restriction enzymes by Gibson assemble method. (SEQ ID NO: 6: 5'-CTGCCCAAATTCGCGACCGGTATGGTTTTAACCAATAAAACAGTCATTTC-3 ') of the HMG-CoA reductase gene and the reverse primer of the BCCP1 gene (SEQ ID NO: 7: 5'- ACCAGAGTTAAAGGCCTCGAGCTACGGTTGAACCACAAACAGAGG- 3') after confirming the nucleotide sequence of the recombinant plasmid, , And cloned into pEAQ-HT vector digested with Age I and Xho I restriction enzymes.

실시예Example 2. 아그로박테리움 균에 의한  2. Agrobacterium-mediated 니코티아나Nicotiana 벤타미아나Ventamiana 형질전환 Transformation

실시예 1에서 HMG-CoA 환원 효소 유전자 및/또는 BCCP1 유전자의 cDNA가 삽입된 벡터를 식물 감염 균주인 아그로박테리움 투메페시엔스(Agrobacterium tumefaciens, LBA4404)에 형질전환 하였다. 그리고 상기 형질전환체를 항생제 리팜피신 (25 μg mL-1) 및 카나마이신 (50 μg mL-1) 이 포함된 5 mL의 Luria 액체 배지에서 28℃, 250 rpm 진탕 배양기에서 24시간 배양하였다. 상기 배양액을 상온의 고속 원심분리기 (4,000 rpm)를 이용하여 세포를 모으고, 주입완충액 (10 mM MES, 10 mM MgCl2 and 200 μM acetosyringone, pH 5.6) 에 OD600 값이 0.5가 되도록 재 현탁 하여 준비하였다. 동시 주입을 위하여 상기와 같은 방법으로 다른 플라스미드를 함유하는 균주 현탁액을 1:1 비율로 섞어주었다. 그 후, 주입용액은 암 조건에서 3시간 이상 상온에서 균질화하고, 4-5주 배양한 니코티아나 벤타미아나 담배 잎의 배축면에 주사기로 미리 만든 현탁액을 주입하였다. 용액이 주입된 식물은 7일간 24℃의 온도 및 60% 이하의 상대습도와 낮 16시간/ 밤 8시간의 광주기의 식물생장상에서 키웠다.In Example 1, the vector into which the HMG-CoA reductase gene and / or BCCP1 gene cDNA was inserted was transformed into Agrobacterium tumefaciens (LBA4404), a plant infectious strain. Then, the transformants were cultured in 5 mL of Luria broth containing 25 μg mL -1 of antibiotics rifampicin (25 μg mL -1 ) and kanamycin (50 μg mL -1 ) for 24 hours at 28 ° C and 250 rpm shaking incubator. The culture solution using a high speed centrifuge (4,000 rpm) at room temperature to collect the cells, injection buffer (10 mM MES, 10 mM MgCl 2 and 200 μM acetosyringone, pH 5.6) to prepare to re-suspending so as to provide a 0.5 OD 600 value Respectively. For the simultaneous injection, the strain suspension containing other plasmids was mixed at a ratio of 1: 1 in the same manner as described above. Subsequently, the injection solution was homogenized at room temperature for 3 hours or longer under the dark condition, and a suspension prepared by syringe was injected into the hypocotyl surface of Nicotiana benthamiana or tobacco leaves cultured for 4-5 weeks. The plants inoculated with the solution were grown for 7 days at a temperature of 24 ° C and a relative humidity of 60% or less and at a plant growth of 16 hours / day and 8 hours at night.

식물이 성공적으로 외래 테르펜 합성유전자로 형질전환되면 원래 식물에 존재하지 않던 테르펜을 축적하게 되므로, 상기 니코티아나 벤타미아나에서 새로운 테르펜의 존재로 형질전화 여부를 확인하였다.When a plant successfully transforms with a foreign terpene synthase gene, it accumulates terpene that was not present in the original plant. Therefore, the presence of a new terpene in Nicotiana bentamiana confirmed the transfection.

또한 테르펜 유전자의 발현은 전구체의 공급과 식물체 밖으로의 발산 등의 문제로 테르펜의 함량과 반드시 직선형 상관관계를 가지는 것은 아니다, 그러나 식물이 성공적으로 외래 테르펜 합성유전자로 형질전환되면 원래 식물에 존재하지 않던 테르펜을 축적하게 되므로, 동일한 조건이라면 테르펜의 함량으로 유전자의 발현 정도를 추산할 수 있었다.Also, the expression of terpene gene does not necessarily have a linear relationship with the content of terpene due to problems of supply of precursors and divergence out of the plant. However, when a plant is successfully transformed into a foreign terpene synthase gene, Since the terpene is accumulated, the degree of gene expression can be estimated by the content of terpenes under the same conditions.

실시예Example 4. 형질전환 식물체(전신 발현)의 테르펜 생합성 촉진 활성 평가 4. Assessment of terpene biosynthesis promoting activity of transgenic plants (systemic expression)

실시예 3에서 제조된 형질전환 식물체에서 테르펜 생합성 촉진 활성을 평가하기 위하여 상기 형질전환 식물체의 잎에서 추출한 테르펜의 정량적 분석을 하였다. 정량 분석에는 질량분석기 (model 5973N, Agilent)를 장착한 가스 크로마토그래피(6890 series, Agilent)를 사용하였다. 상기 실시예 3의 식물체의 잎에 재조합 유전자가 형질전환 된 균주를 주입하여 용매로 추출한 추출물을 샘플로 사용하였다. 상기 샘플 1 μL 를 가스 크로마토그래프에 주입하여 분석하였다. 사용된 컬럼은 DB-5MS (60 m × 0.25 mm 내부 지름 × 0.25 μ 필름 두께)이고, 이동상 가스로 헬륨을 분당 1 mL로 흘려주었다. 또한 injector는 spiltless mode이고, 주입 구의 온도는 270℃로 맞췄다. 오븐의 온도 100℃에서 1분, 그 이후 220℃까지 1분당 10℃ 로 올리고 220℃에서는 1분 동안 유지하였고, 320℃까지는 1분당 20℃로 올렸다. (-)-α-bisabolol의 정량적인 분석을 위해서 표준품으로 (-)-α-bisabolol (Sigma Aldrich)를 사용하였고, 다른 세스퀴테르펜 종류인 amorpha-4,11-diene 과 valerena-1,10-diene 정량 분석을 위하여 (-)-α-cedrene (Sigma Aldrich)를 internal standard로 보정하여 질량표준으로 사용하였다. Quantitative analysis of terpenes extracted from the leaves of the transgenic plants was carried out in order to evaluate the terpene biosynthesis promoting activity in the transgenic plants prepared in Example 3. For quantitative analysis, gas chromatography (6890 series, Agilent) equipped with a mass spectrometer (model 5973N, Agilent) was used. A strain transformed with the recombinant gene was inserted into the leaves of the plant of Example 3 and extracted with a solvent was used as a sample. 1 [mu] L of the sample was injected into the gas chromatograph and analyzed. The column used was DB-5MS (60 m × 0.25 mm inner diameter × 0.25 μ film thickness) and helium was flowed to 1 mL per minute with mobile phase gas. In addition, the injector was in a spiralless mode and the temperature of the injection port was set at 270 ° C. The temperature of the oven was raised to 100 ° C for 1 minute, then to 220 ° C for 1 minute, to 220 ° C for 1 minute, and to 320 ° C, to 20 ° C per minute. (-) - α-bisabolol (Sigma Aldrich) was used as a standard for the quantitative analysis of (-) - α-bisabolol. Amorpha-4,11-diene and valerena- (-) - α-cedrene (Sigma Aldrich) was calibrated to internal standard for quantitative analysis of diene and used as the mass standard.

상기 GS/MS 결과 중 전신발현 35S 프로모터를 포함한 벡터를 이용한 결과를 아래 표 2 에 나타내었다.The GS / MS results are shown in Table 2 below using vectors containing the 35S promoter expressing the whole body.

유전자 조합Gene combination 세스퀴테르펜 생산량(μg/g 신선엽중)Production of sesquiterpene (in μg / g fresh leaves) 대조군 벡터(empty vector)The control vector (empty vector) -- p35S:BBSp35S: BBS 2424 p35S:BBS + p35S:HMGRp35S: BBS + p35S: HMGR 120120 p35S:BBS + p35S:BCCP1p35S: BBS + p35S: BCCP1 3333 p35S:BBS + p35S:HMGR-2A-BCCP1p35S: BBS + p35S: HMGR-2A-BCCP1 620620

상기 표 1에서 살핀 바와 같이 HMG-CoA 환원 효소 유전자 및 BCCP1 유전자가 동시에 과발현된 경우 BBS 유전자 단독 과발현 대비 26배 높은 수율, BCCP1 유전자 단독 과발현 대비 19배 높은 수율, HMG-CoA 환원 효소 유전자 단독만 과발현된 경우 대비 약 5배 이상 높은 수율로 세스퀴테르펜이 생합성된 것을 확인하였다.As shown in Table 1, when the HMG-CoA reductase gene and the BCCP1 gene were simultaneously overexpressed, the yield was 26 times higher than the overexpression of the BBS gene alone, the yield was 19 times higher than that of the BCCP1 gene alone and overexpression of the HMG-CoA reductase gene alone It was confirmed that the sesquiterpene was biosynthesized at a yield of about 5 times higher than that of the casein.

실시예Example 5. 형질전환 식물체(표피세포)의 테르펜 생합성 촉진 활성 평가 5. Assessment of terpene biosynthesis promoting activity of transgenic plants (epidermal cells)

실시예 1 및 2와 동일한 방법으로 형질전환 식물체를 제조하되, 표피세포 특이적 프로모터, CER6 프로모터를 도입하여 식물체의 표피세포에 특이적으로 테르펜 합성 효소 유전자와 HMG-CoA 환원 효소 유전자 및 BCCP1 유전자가 발현되도록 형질전환하였다.Transgenic plants were prepared in the same manner as in Examples 1 and 2 except that the ependymal cell-specific promoter and the CER6 promoter were introduced to specifically introduce the terpene synthase gene, the HMG-CoA reductase gene, and the BCCP1 gene into the epidermal cells of the plant Lt; / RTI >

상기 실시예 1의 벡터 제조에서 empty vector에 존재하는 CaMV 35S 전신 발현 프로모터를 표피세포 특이적 프로모터로 치환하였다. 표피특이성인 CER6 프로모터는 애기장대에서 유래한 것으로 Genbank 서열번호 At1g68530의 염기서열로 이루어 진 것을 사용하였다. 애기장대의 genomic DNA를 추출하여 PCR로 증폭시킨 후, PacI 및 SwaI 제한효소로 절단한 pEAQ vector 에 클로닝 하였다. In the vector preparation of Example 1 above, the CaMV 35S systemic expression promoter present in an empty vector was replaced with a epidermal cell-specific promoter. The epidermal-specific CER6 promoter was derived from the Arabidopsis thaliana and was composed of the nucleotide sequence of Genbank SEQ ID NO. At1g68530. Arabidopsis genomic DNA was extracted, amplified by PCR, and cloned into pEAQ vector digested with Pac I and Swa I restriction enzymes.

이때 프라이머는 서열번호 8(CER6 프로모터 정방향 프라이머: 5'-GCCAGTGAATTGTTAATTAACTTCGATATCGGTTGTTGACGATTAA- 3') 및 서열번호 9(CER6 프로모터 역방향 프라이머: 5'- AGATTTTAATAGATTTAAATCGTCGGAGAGTTTTAATGTATAATTGTATTATT- 3')의 서열을 갖는 프라이머를 사용하였다. 다중 클론 자리(multiple cloning site)에 도입될 테르펜 합성 효소 유전자와 HMG-CoA 환원 효소 유전자 및 BCCP1 유전자는 상기 실시예 1 벡터 제조에 기재 된 방법과 동일하다. 상기 벡터의 개략적인 구조를 도 2에 개략적으로 나타내었다.A primer having the sequence of SEQ ID NO: 8 (CER6 promoter forward primer: 5'-GCCAGTGAATTGTTAATTAACTTCGATATCGGTTGTTGACGATTAA-3 ') and SEQ ID NO: 9 (CER6 promoter reverse primer: 5'-AGATTTTAATAGATTTAAATCGTCGGAGAGTTTTAATGTATAATTGTATTATT-3') was used as the primer. The terpene synthase gene, the HMG-CoA reductase gene, and the BCCP1 gene to be introduced into the multiple cloning site are the same as those described in the preparation of the vector of Example 1 above. The schematic structure of the vector is schematically shown in Fig.

상기 표피세포 특이발현 CER6 프로모터가 포함된 벡터의 도입으로 생성된 세스퀴테르펜의 GS/MS를 실시예 4와 동일한 방법으로 분석하였고 그 결과를 아래 표 3에 나타내었다.The GS / MS of the sesquiterpene produced by the introduction of the vector containing the epidermal cell-specific expression CER6 promoter was analyzed by the same method as in Example 4, and the results are shown in Table 3 below.

유전자 조합Gene combination 세스퀴테르펜 생산량(μg/g 신선엽중)Production of sesquiterpene (in μg / g fresh leaves) 대조군 벡터(empty vector)The control vector (empty vector) -- p35S:BBSp35S: BBS 2626 pCER6:BBSpCER6: BBS 77 pCER6:BBS + pCER6:HMGRpCER6: BBS + pCER6: HMGR 1010 pCER6:BBS + pCER6:HMGR-2A-BCCP1pCER6: BBS + pCER6: HMGR-2A-BCCP1 7373

상기 표 2에서 살핀 바와 같이 실시예 4의 전신 발현 결과 대비 수율이 약 1/9로 줄었으나, 대표적 쌍자엽식물인 시금치의 표피세포 부피는 잎 전체 세포의 5% 정도에 불과하므로 이를 담배에 적용하면 실제 세포부피당 생산 수율은 전신 발현과 비견할 만 하였다. As shown in Table 2, the yield of the whole body expression of Example 4 was reduced to about 1/9, but the volume of epidermal cells of spinach, a typical dicotyledonous plant, was only about 5% Actual yield per cell volume was comparable to systemic expression.

실시예Example 6. 독성 평가 6. Toxicity assessment

실시예 4 및 5에서 테르펜 생합성 촉진을 평가한 식물체에 대하여 축적된 테르펜의 식물 독성을 평가하였다. 식물 독성은 괴사된 조직을 통하여 육안으로 판별하였으며 그 결과를 도 3과 도 4에 나타내었다. The phytotoxicity of terpenes accumulated in the plants evaluated in Examples 4 and 5 for evaluation of terpene biosynthesis promotion was evaluated. Plant toxicity was visually determined through necrotic tissue and the results are shown in FIGS. 3 and 4.

도 3에서 볼 수 있듯 전신 발현된 식물체에서는 조직의 괴사가 상당히 일어난 반면, 표피세포 특이 발현의 경우에는 도 4와 같이 전신 발현과 달리 형질전환된 잎의 외관상 조직 괴사 등의 변화가 전혀 관찰되지 않은 것을 확인하였다. As can be seen from FIG. 3, the necrosis of the tissues occurred significantly in the whole-body-expressing plant, whereas in the case of the epidermal-cell-specific expression, unlike the systemic expression, no change in the apparent necrosis of the transformed leaves was observed Respectively.

<110> Seoul National University R&DB Foundation <120> Composition for enhancing terpene biosynthesis in plant <130> DPP20163930 <160> 9 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 2412 <212> DNA <213> Truncated HMGR-2A-BCCP1 <400> 1 atggttttaa ccaataaaac agtcatttct ggatcgaaag tcaaaagttt atcatctgcg 60 caatcgagct catcaggacc ttcatcatct agtgaggaag atgattcccg cgatattgaa 120 agcttggata agaaaatacg tcctttagaa gaattagaag cattattaag tagtggaaat 180 acaaaacaat tgaagaacaa agaggtcgct gccttggtta ttcacggtaa gttacctttg 240 tacgctttgg agaaaaaatt aggtgatact acgagagcgg ttgcggtacg taggaaggct 300 ctttcaattt tggcagaagc tcctgtatta gcatctgatc gtttaccata taaaaattat 360 gactacgacc gcgtatttgg cgcttgttgt gaaaatgtta taggttacat gcctttgccc 420 gttggtgtta taggcccctt ggttatcgat ggtacatctt atcatatacc aatggcaact 480 acagagggtt gtttggtagc ttctgccatg cgtggctgta aggcaatcaa tgctggcggt 540 ggtgcaacaa ctgttttaac taaggatggt atgacaagag gcccagtagt ccgtttccca 600 actttgaaaa gatctggtgc ctgtaagata tggttagact cagaagaggg acaaaacgca 660 attaaaaaag cttttaactc tacatcaaga tttgcacgtc tgcaacatat tcaaacttgt 720 ctagcaggag atttactctt catgagattt agaacaacta ctggtgacgc aatgggtatg 780 aatatgattt ctaaaggtgt cgaatactca ttaaagcaaa tggtagaaga gtatggctgg 840 gaagatatgg aggttgtctc cgtttctggt aactactgta ccgacaaaaa accagctgcc 900 atcaactgga tcgaaggtcg tggtaagagt gtcgtcgcag aagctactat tcctggtgat 960 gttgtcagaa aagtgttaaa aagtgatgtt tccgcattgg ttgagttgaa cattgctaag 1020 aatttggttg gatctgcaat ggctgggtct gttggtggat ttaacgcaca tgcagctaat 1080 ttagtgacag ctgttttctt ggcattagga caagatcctg cacaaaatgt tgaaagttcc 1140 aactgtataa cattgatgaa agaagtggac ggtgatttga gaatttccgt atccatgcca 1200 tccatcgaag taggtaccat cggtggtggt actgttctag aaccacaagg tgccatgttg 1260 gacttattag gtgtaagagg cccgcatgct accgctcctg gtaccaacgc acgtcaatta 1320 gcaagaatag ttgcctgtgc cgtcttggca ggtgaattat ccttatgtgc tgccctagca 1380 gccggccatt tggttcaaag tcatatgacc cacaacagga aacctgctga accaacaaaa 1440 cctaacaatt tggacgccac tgatataaat cgtttgaaag atgggtccgt cacctgcatt 1500 aaatccgtga aacagacttt gaattttgac cttctcaagt tggcgggaga cgtcgagtcc 1560 aaccctgggc ccatggcgtc ttcgtcgttc tcagtcacat ctccagctga tgctgcttcc 1620 gtctatgcag tcactcaaac ctcctcgcac ttcccaatcc aaaaccgctc tcgcagagtt 1680 tctttccgtc tctctgctaa gcccaagctt cgctttctct ccaagcctag tcgcagtagc 1740 taccctgtgg tgaaagcaca atctaacaag gttagtactg gtgcatcatc aaatgctgcc 1800 aaagttgatg ggccatcatc agctgaagga aaggagaaaa actcattgaa ggagtcgtct 1860 gcttcttctc ctgaattagc tacagaagag tctatttctg agttccttac ccaagtaaca 1920 actcttgtca agcttgtgga ttcaagagac attgttgagt tgcagttgaa acaactcgac 1980 tgtgaactag tcattcgaaa aaaagaagcc ttacctcaac ctcaagctcc tgcatcttat 2040 gttatgatgc agcaaccaaa tcaaccatct tatgcccagc aaatggctcc tcccgctgca 2100 cctgctgctg ccgcaccagc cccttctacg ccagcctctc tgcctccacc atccccacct 2160 actccagcca aatcgtcact tcctactgtt aaaagcccca tggctggcac attctaccgt 2220 agtcctgcac ctggtgaacc accctttatt aaggttggag acaaagtgca gaaggggcaa 2280 gttctatgca ttgttgaagc catgaagtta atgaatgaaa tagagtctga ccataccgga 2340 accgtagtcg atattgtcgc agaagacggc aagcctgtca gcctcgacac tcctctgttt 2400 gtggttcaac cg 2412 <210> 2 <211> 50 <212> DNA <213> HMG-CoA forward primer <400> 2 cgctctagaa ctagtggatc catggtttta accaataaaa cagtcatttc 50 <210> 3 <211> 63 <212> DNA <213> HMG-CoA reverse primer <400> 3 cccgccaact tgagaaggtc aaaattcaaa gtctgtttca cggatttaat gcaggtgacg 60 gac 63 <210> 4 <211> 62 <212> DNA <213> BCCP1 forward primer <400> 4 ttctcaagtt ggcgggagac gtcgagtcca accctgggcc catggcgtct tcgtcgttct 60 ca 62 <210> 5 <211> 45 <212> DNA <213> BCCP1 reverse primer <400> 5 ggtaccgggc cccccctcga gctacggttg aaccacaaac agagg 45 <210> 6 <211> 50 <212> DNA <213> forward primer <400> 6 ctgcccaaat tcgcgaccgg tatggtttta accaataaaa cagtcatttc 50 <210> 7 <211> 45 <212> DNA <213> reverse primer <400> 7 accagagtta aaggcctcga gctacggttg aaccacaaac agagg 45 <210> 8 <211> 46 <212> DNA <213> forward primer <400> 8 gccagtgaat tgttaattaa cttcgatatc ggttgttgac gattaa 46 <210> 9 <211> 53 <212> DNA <213> reverse primer <400> 9 agattttaat agatttaaat cgtcggagag ttttaatgta taattgtatt att 53 <110> Seoul National University R & DB Foundation <120> Composition for enhancing terpene biosynthesis in plant <130> DPP20163930 <160> 9 <170> Kopatentin 1.71 <210> 1 <211> 2412 <212> DNA <213> Truncated HMGR-2A-BCCP1 <400> 1 atggttttaa ccaataaaac agtcatttct ggatcgaaag tcaaaagttt atcatctgcg 60 caatcgagct catcaggacc ttcatcatct agtgaggaag atgattcccg cgatattgaa 120 agcttggata agaaaatacg tcctttagaa gaattagaag cattattaag tagtggaaat 180 acaaaacaat tgaagaacaa agaggtcgct gccttggtta ttcacggtaa gttacctttg 240 tacgctttgg agaaaaaatt aggtgatact acgagagcgg ttgcggtacg taggaaggct 300 ctttcaattt tggcagaagc tcctgtatta gcatctgatc gtttaccata taaaaattat 360 gactacgacc gcgtatttgg cgcttgttgt gaaaatgtta taggttacat gcctttgccc 420 gttggtgtta taggcccctt ggttatcgat ggtacatctt atcatatacc aatggcaact 480 acagagggtt gtttggtagc ttctgccatg cgtggctgta aggcaatcaa tgctggcggt 540 ggtgcaacaa ctgttttaac taaggatggt atgacaagag gcccagtagt ccgtttccca 600 actttgaaaa gatctggtgc ctgtaagata tggttagact cagaagaggg acaaaacgca 660 attaaaaaag cttttaactc tacatcaaga tttgcacgtc tgcaacatat tcaaacttgt 720 ctagcaggag atttactctt catgagattt agaacaacta ctggtgacgc aatgggtatg 780 aatatgattt ctaaaggtgt cgaatactca ttaaagcaaa tggtagaaga gtatggctgg 840 gaagatatgg aggttgtctc cgtttctggt aactactgta ccgacaaaaa accagctgcc 900 atcaactgga tcgaaggtcg tggtaagagt gtcgtcgcag aagctactat tcctggtgat 960 gttgtcagaa aagtgttaaa aagtgatgtt tccgcattgg ttgagttgaa cattgctaag 1020 aatttggttg gatctgcaat ggctgggtct gttggtggat ttaacgcaca tgcagctaat 1080 ttagtgacag ctgttttctt ggcattagga caagatcctg cacaaaatgt tgaaagttcc 1140 aactgtataa cattgatgaa agaagtggac ggtgatttga gaatttccgt atccatgcca 1200 tccatcgaag taggtaccat cggtggtggt actgttctag aaccacaagg tgccatgttg 1260 gacttattag gtgtaagagg cccgcatgct accgctcctg gtaccaacgc acgtcaatta 1320 gcaagaatag ttgcctgtgc cgtcttggca ggtgaattat ccttatgtgc tgccctagca 1380 gccggccatt tggttcaaag tcatatgacc cacaacagga aacctgctga accaacaaaa 1440 cctaacaatt tggacgccac tgatataaat cgtttgaaag atgggtccgt cacctgcatt 1500 aaatccgtga aacagacttt gaattttgac cttctcaagt tggcgggaga cgtcgagtcc 1560 aaccctgggc ccatggcgtc ttcgtcgttc tcagtcacat ctccagctga tgctgcttcc 1620 gtctatgcag tcactcaaac ctcctcgcac ttcccaatcc aaaaccgctc tcgcagagtt 1680 tctttccgtc tctctgctaa gcccaagctt cgctttctct ccaagcctag tcgcagtagc 1740 taccctgtgg tgaaagcaca atctaacaag gttagtactg gtgcatcatc aaatgctgcc 1800 aaagttgatg ggccatcatc agctgaagga aaggagaaaa actcattgaa ggagtcgtct 1860 gcttcttctc ctgaattagc tacagaagag tctatttctg agttccttac ccaagtaaca 1920 actcttgtca agcttgtgga ttcaagagac attgttgagt tgcagttgaa acaactcgac 1980 tgtgaactag tcattcgaaa aaaagaagcc ttacctcaac ctcaagctcc tgcatcttat 2040 gttatgatgc agcaaccaaa tcaaccatct tatgcccagc aaatggctcc tcccgctgca 2100 cctgctgctg ccgcaccagc cccttctacg ccagcctctc tgcctccacc atccccacct 2160 actccagcca aatcgtcact tcctactgtt aaaagcccca tggctggcac attctaccgt 2220 agtcctgcac ctggtgaacc accctttatt aaggttggag acaaagtgca gaaggggcaa 2280 gttctatgca ttgttgaagc catgaagtta atgaatgaaa tagagtctga ccataccgga 2340 accgtagtcg atattgtcgc agaagacggc aagcctgtca gcctcgacac tcctctgttt 2400 gtggttcaac cg 2412 <210> 2 <211> 50 <212> DNA <213> HMG-CoA forward primer <400> 2 cgctctagaa ctagtggatc catggtttta accaataaaa cagtcatttc 50 <210> 3 <211> 63 <212> DNA <213> HMG-CoA reverse primer <400> 3 cccgccaact tgagaaggtc aaaattcaaa gtctgtttca cggatttaat gcaggtgacg 60 gac 63 <210> 4 <211> 62 <212> DNA <213> BCCP1 forward primer <400> 4 ttctcaagtt ggcgggagac gtcgagtcca accctgggcc catggcgtct tcgtcgttct 60 ca 62 <210> 5 <211> 45 <212> DNA <213> BCCP1 reverse primer <400> 5 ggtaccgggc cccccctcga gctacggttg aaccacaaac agagg 45 <210> 6 <211> 50 <212> DNA <213> forward primer <400> 6 ctgcccaaat tcgcgaccgg tatggtttta accaataaaa cagtcatttc 50 <210> 7 <211> 45 <212> DNA <213> reverse primer <400> 7 accagagtta aaggcctcga gctacggttg aaccacaaac agagg 45 <210> 8 <211> 46 <212> DNA <213> forward primer <400> 8 gccagtgaat tgttaattaa cttcgatatc ggttgttgac gattaa 46 <210> 9 <211> 53 <212> DNA <213> reverse primer <400> 9 agattttaat agatttaaat cgtcggagag ttttaatgta taattgtatt att 53

Claims (8)

A) HMG-CoA 환원 효소(HMG-CoA reductase) 유전자 및 BCCP1(biotin carboxyl carrier protein 1) 유전자와 상기 두 개 유전자를 함께 과발현하는 프로모터를 포함하는 벡터, 및 B) 테르펜 합성 효소 유전자 및 상기 유전자를 과발현하는 프로모터를 포함하는 벡터로 형질전환된 미생물을 포함하는, 식물체 테르펜 생합성 촉진용 조성물.A) a vector comprising a HMG-CoA reductase gene and a BCG1 (biotin carboxyl carrier protein 1) gene together with a promoter that overexpresses the two genes, and B) a terpene synthase gene and the gene A composition for promoting plant terpene biosynthesis, comprising a microorganism transformed with a vector containing an over-expressing promoter. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 테르펜 합성 효소 유전자, HMG-CoA 유전자 및 BCCP1 유전자는 각각 캐모마일, 개똥쑥, 쥐오줌풀, 후추, 오렌지, 박하, 전나무, 아가우드, 토마토, 상추, 치커리, 사리풀, 담배, 효모 및 애기장대로 이루어진 군에서 선택된 1 이상에서 유래된 것인, 조성물.The method of claim 1, wherein the terpene synthase gene, the HMG-CoA gene, and the BCCP1 gene are selected from the group consisting of Chamomile, Cryptomeria japonica, Cryptomeria japonica, Pepper, Orange, Mint, Fir, Agar, Tomato, Lettuce, Chicory, Wherein the composition is derived from at least one selected from the group consisting of yeasts, and Arabidopsis. 제1항에 있어서, 상기 프로모터는 전신 과발현 프로모터(constitutive promoter) 또는 표피세포 특이적 과발현 프로모터이며,
상기 식물체는 식물체 전체 및 표피세포의 색소체로 이루어진 군에서 선택된 1 이상인 것인, 조성물.
The method of claim 1, wherein the promoter is a constitutive promoter or epidermal cell-specific over-expression promoter,
Wherein the plant is at least one selected from the group consisting of plant whole and skin color of epidermal cells.
제1항에 있어서, 상기 식물체 테르펜은 모노테르펜, 다이테르펜, 트리테르펜, 테트라테르펜 및 세스퀴테르펜(sesquiterpene)으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상인 것인, 조성물.The composition according to claim 1, wherein the plant terpene is at least one selected from the group consisting of monoterpene, diterpene, triterpene, tetra terpene and sesquiterpene. 제5항에 있어서, 상기 식물체 테르펜은 세스퀴테르펜인 것인, 조성물.6. The composition of claim 5, wherein the plant terpene is sesquiterpene. A) HMG-CoA 환원 효소(HMG-CoA reductase) 유전자 및 BCCP1(biotin carboxyl carrier protein) 유전자와 상기 두 개 유전자를 함께 과발현하는 프로모터를 포함하는 벡터, B) 테르펜 합성 효소 유전자 및 상기 유전자를 과발현하는 프로모터를 포함하는 벡터로 형질전환된 미생물을 제조하는 단계; 및
상기 형질전환된 미생물을 식물체에 감염시키는 단계를 포함하는, 식물체 테르펜 생합성 촉진 방법.
A) a vector comprising a HMG-CoA reductase gene and a BCG1 (biotin carboxyl carrier protein) gene together with a promoter that overexpresses the two genes, B) a terpene synthase gene, Producing a microorganism transformed with a vector containing a promoter; And
A method for promoting plant terpene biosynthesis, comprising the step of infecting the plant with the transformed microorganism.
제7항에 있어서, 상기 A) 벡터는 서열번호 1의 서열로 이루어진 염기서열을 포함하는 것인, 식물체 테르펜 생합성 촉진 방법.8. The method of promoting plant terpene biosynthesis according to claim 7, wherein the A) vector comprises a base sequence consisting of the sequence of SEQ ID NO: 1.
KR1020160181040A 2016-12-28 2016-12-28 Composition for enhancing terpene biosynthesis in plant KR101900390B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160181040A KR101900390B1 (en) 2016-12-28 2016-12-28 Composition for enhancing terpene biosynthesis in plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160181040A KR101900390B1 (en) 2016-12-28 2016-12-28 Composition for enhancing terpene biosynthesis in plant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180076653A KR20180076653A (en) 2018-07-06
KR101900390B1 true KR101900390B1 (en) 2018-09-20

Family

ID=62921193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160181040A KR101900390B1 (en) 2016-12-28 2016-12-28 Composition for enhancing terpene biosynthesis in plant

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101900390B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101971678B1 (en) * 2017-10-18 2019-04-23 한국생명공학연구원 Novel sesquiterpene synthase and a method for producing sesquiterpene using the same
KR101971976B1 (en) * 2018-02-12 2019-04-25 대한민국 Terpene synthase gene from Polyporus brumalis, Shizosaccharomyces pombe mutant transformants containing the gene

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009500012A (en) * 2005-07-01 2009-01-08 ユニバーシティー オブ ケンタッキー リサーチ ファンデーション Transformed plant that accumulates monoterpenes and / or sesquiterpenes

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009500012A (en) * 2005-07-01 2009-01-08 ユニバーシティー オブ ケンタッキー リサーチ ファンデーション Transformed plant that accumulates monoterpenes and / or sesquiterpenes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Bioengineering. Vol.2, No.4, 페이지 184-203 (2015.10.27.)*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180076653A (en) 2018-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Expression of a chimeric farnesyl diphosphate synthase gene in Artemisia annua L. transgenic plants via Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation
US10913939B2 (en) Compositions and methods for expression of nitrogenase in plant cells
US8557585B2 (en) Fusion polynucleotide for biosynthesis of beta-carotene using bicistronic gene expression and method for producing beta-carotene using the same
Lin et al. Genes sufficient for synthesizing peptidoglycan are retained in gymnosperm genomes, and MurE from Larix gmelinii can rescue the albino phenotype of Arabidopsis MurE mutation
Sankari et al. Identifying a carotenoid cleavage dioxygenase 4a gene and its efficient agrobacterium-mediated genetic transformation in Bixa orellana L.
JP2011229521A (en) Polynucleotide encoding nf-yb derived from jatropha and utilization thereof
KR101900390B1 (en) Composition for enhancing terpene biosynthesis in plant
Chai et al. L-methionine sulfoximine as a novel selection agent for genetic transformation of orchids
CN107602683B (en) Transcription factor ZmNLP4 from corn and application thereof
KR100905219B1 (en) Fusion polynucleotide for biosynthesis of beta-carotene comprising self-cleavage 2A sequence and transformed cell using the same
CN117106820A (en) Method for creating few lateral branches of tomatoes through genome editing and application of method
Basu et al. Design and analysis of native photorespiration gene motifs of promoter untranslated region combinations under short term abiotic stress conditions
Li et al. Development of a Simple and Efficient Method for Agrobacterium-Mediated Transformation in Sorghum.
CN111154772B (en) Pear sugar transport gene PbSWEET4 and application thereof
WO2022055751A1 (en) Plastid transformation by complementation of nuclear mutations
Tanwar et al. Chloroplast transformation in new cultivars of tomato through particle bombardment
Sharma et al. A Brief Review of Plant Cell Transfection, Gene Transcript Expression, and Genotypic Integration for Enhancing Compound Production
Zhang et al. Characterization of a C4 maize pyruvate orthophosphate dikinase expressed in C3 transgenic rice plants
KR20140019438A (en) An expression construct and process for enhancing the carbon, nitrogen, biomass and yield of plants
KR101509032B1 (en) Method for producing transgenic plant with inhibited photorespiration and increased resistance to stress using the gene from cyanobacteria and the plant thereof
CN114752573B (en) Application of rice OsGA20ox2 protein and coding gene thereof in improving abiotic stress resistance of plants
KR102169650B1 (en) Method for producing transgenic plant with increased syringin content using multiple gene expression system and plant thereof
Jiang et al. Multiplex Expression Cassette Assembly: A flexible and versatile method for building complex genetic circuits in conventional vectors
KR20240103104A (en) Method for producing Cas9-overexpressing pepper plant using fluorescent protein expression and pepper plant simultaneously expressing fluorescent protein and Cas9 produced by the same method
WO2024134685A1 (en) A recombinant vector comprising 4cl11 orf from ocimum kilimandscharicum, and implementations thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right