KR101902655B1 - Preparation method of male sterility rice using OsAGPL4 gene, composition for inducing male sterility of rice and male sterility rice - Google Patents

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Abstract

본 발명은 OsAGPL4 유전자를 이용한 웅성불임 벼의 제조방법, 벼의 웅성불임 유도용 조성물 및 웅성불임 벼에 관한 것이다. 구체적으로는 벼에서 OsAGPL4 유전자의 발현을 억제하는 단계를 포함하는 웅성불임 벼의 제조방법, 모본인 OsAGPL4 유전자의 발현이 억제된 벼(T1) 및 부본인 웅성 가임의 벼(T1)와 교배시키는 단계를 추가로 포함하는 웅성불임 계통 벼(T2)의 제조방법, OsAGPL4 유전자의 발현을 억제하는 제제를 포함하는 벼의 웅성불임 유도용 조성물, OsAGPL4 유전자의 발현이 억제된 웅성불임 벼, OsAGPL4 유전자 발현여부를 판단하는 단계를 포함하는 벼의 웅성불임성을 확인하는 방법, OsAGPL4 유전자의 발현이 억제된 웅성불임 계통 벼에서, OsAGPL4 유전자를 과발현시키는 단계를 포함하는 벼의 임성 회복 방법, 서열번호 1의 염기서열로 표시되는 폴리뉴클레오티드로 이루어진 OsAGPL4 유전자를 포함하는 벼의 임성 회복용 조성물, 및 후보물질을 처리한 벼에서 OsAGPL4 유전자의 발현량을 측정하는 단계를 포함하는, 벼의 웅성불임 유도제의 스크리닝 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 웅성불임 벼의 제조방법은 벼에서 발현하는 유전자인 OsAGPL4 유전자의 발현을 억제하여 웅성불임 벼를 제조하는 것이 가능하다. 이를 통해 웅성불임 벼를 유도하는 것이 가능하며, 웅성불임 벼의 제조가 가능한 신규 유전자를 발견하였기 때문에 보다 다양한 방법으로 웅성불임 벼를 생산하는 것이 가능하게 되었다.
The present invention relates to a method for producing male sterile rice using OsAGPL4 gene, a composition for inducing male sterility of rice, and male sterile rice. Specifically, a method for producing male sterile rice comprising the step of inhibiting the expression of the OsAGPL4 gene in rice, a step of crossing with a rice (T1) inhibited expression of the OsAGPL4 gene and a parent rice germ (T1) , A method for producing male sterile rice (T2) further comprising OsAGPL4 How to determine the male sterility of rice plant comprising the step of determining whether a composition for male sterility induced in rice containing formulation for inhibiting the expression of the gene, the expression suppressing male sterile rice of OsAGPL4 gene, OsAGPL4 gene expression, OsAGPL4 In male sterile rice plants with suppressed gene expression, OsAGPL4 A method for recovering the fertility of a rice plant comprising the step of overexpressing the gene, a composition for restoring rice fertility comprising the OsAGPL4 gene consisting of a polynucleotide represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, and a method for recovering the OsAGPL4 gene And measuring the expression level of the male sterility inducer of rice.
The method for producing male sterile rice according to the present invention can suppress the expression of the OsAGPL4 gene, which is a gene expressed in rice, to produce male sterile rice. It is possible to induce male sterile rice, and it has become possible to produce male sterile rice by a variety of methods because it has found a new gene that can produce male sterile rice.

Description

OsAGPL4 유전자를 이용한 웅성불임 벼의 제조방법, 벼의 웅성불임 유도용 조성물 및 웅성불임 벼{Preparation method of male sterility rice using OsAGPL4 gene, composition for inducing male sterility of rice and male sterility rice}A method for producing male sterile rice using OsAGPL4 gene, a composition for inducing male sterility of rice, and a method for preparing male sterility rice using OsAGPL4 gene, composition for inducing male sterility of rice and male sterility rice,

본 발명은 OsAGPL4 유전자를 이용한 웅성불임 벼의 제조방법, 벼의 웅성불임 유도용 조성물 및 웅성불임 벼에 관한 것이다. 구체적으로는 벼에서 OsAGPL4 유전자의 발현을 억제하는 단계를 포함하는 웅성불임 벼의 제조방법, 모본인 OsAGPL4 유전자의 발현이 억제된 벼(T1) 및 부본인 웅성 가임의 벼(T1)와 교배시키는 단계를 추가로 포함하는 웅성불임 계통 벼(T2)의 제조방법, OsAGPL4 유전자의 발현을 억제하는 제제를 포함하는 벼의 웅성불임 유도용 조성물, OsAGPL4 유전자의 발현이 억제된 웅성불임 벼, OsAGPL4 유전자 발현여부를 판단하는 단계를 포함하는 벼의 웅성불임성을 확인하는 방법, OsAGPL4 유전자의 발현이 억제된 웅성불임 계통 벼에서, OsAGPL4 유전자를 과발현시키는 단계를 포함하는 벼의 임성 회복 방법, 서열번호 1의 염기서열로 표시되는 폴리뉴클레오티드로 이루어진 OsAGPL4 유전자를 포함하는 벼의 임성 회복용 조성물, 및 후보물질을 처리한 벼에서 OsAGPL4 유전자의 발현량을 측정하는 단계를 포함하는, 벼의 웅성불임 유도제의 스크리닝 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing male sterile rice using OsAGPL4 gene, a composition for inducing male sterility of rice, and male sterile rice. Specifically, a method for producing male sterile rice comprising the step of inhibiting the expression of the OsAGPL4 gene in rice, a step of crossing with a rice (T1) inhibited expression of the OsAGPL4 gene and a parent rice germ (T1) whether the male sterile lines of rice (T2) method, a composition for male sterility induced in rice containing formulation for inhibiting the expression of OsAGPL4 gene, the male sterile rice plants expressing the suppression of OsAGPL4 gene, OsAGPL4 gene expression further comprises A method for confirming the male sterility of rice, a method for recovering the fertility of rice including overexpressing the OsAGPL4 gene in a male sterile rice plant in which the expression of OsAGPL4 gene is inhibited, a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 OsAGPL4 < / RTI > consisting of the polynucleotide & And a method for screening a male sterility inducer of rice, comprising the step of measuring the expression level of the OsAGPL4 gene in a rice treated with a candidate substance.

벼는 국내는 물론 전 세계의 3분의 1이상의 나라에서 주식으로 삼고 있는 쌀의 생산식물로서 경제적으로 중요한 농작물 중 하나이다. 이 작물의 생산량 증대를 위해 웅성불임 도입을 통한 F1 하이브리드 생산은 모든 세계 연구자가 주목하고 있는 기술개발이다. 벼에서도 세포질웅성불임(CMS) 방식이 가능하나 생산비용이나 실제로 이용면에서는 현실적이지 못하고 유전자 조작에 의한 웅성불임 형질전환체 개발 방식에는 타페튬(tapetum) 특이적 프로모터를 이용하면서 외부 독성유전자(박테리아 또는 식물체 유전자)를 이용하여 선택적인 수술조직의 사멸을 유도함으로써 웅성불임을 만드는 방법이 이용되고 있다.Rice is a production plant of rice, which is a stock of rice in more than one third of the world, as well as in the world. It is one of economically important crops. To increase the production of this crop, F1 hybrid production through the introduction of male fertility is a technology development that all world researchers are paying attention to. Although the CMS method can be used in rice, it is not practical in terms of production cost or actual usage. In the method of developing a male sterile transformant by genetic engineering, it is possible to use an external toxic gene (bacteria Or plant genes) to induce the death of selective surgical tissues to produce male sterility.

수술은 꽃 식물의 웅성 생식기관으로 타페튬, 엔도세시움(endothecium), 결합조직, 관다발 조직 등의 다수 조직으로 구성되며 꽃가루의 생산을 담당한다. 수술의 발달과정은 수술의 형태가 확립되고 마이크로스포어(microspore) 모세포가 감수분열하여 테트라드의 마이크로스포어를 형성하는 제1기와, 꽃가루와 수술이 분화되고 조직 퇴화, 열개(dehiscence) 및 꽃가루 방출이 일어나는 제2기로 구분되는데, 이러한 발달과정에 관여하는 다양한 유전자 중 일부만이 수술 특이적으로 발현된다.Surgery is the male reproductive organ of the flowering plant, which is composed of many tissues such as tapeworm, endothecium, connective tissue, and vascular tissue and is responsible for the production of pollen. The developmental process of surgery is the first stage in which the shape of the surgery is established and the microspore cells divide and divide to form the microspore of the tetrad, and the first stage in which pollen and surgery are differentiated, and tissue degeneration, dehiscence, And the second stage, in which only some of the various genes involved in this development process are expressed specifically.

그 예로서 대한민국 공개특허 제2005-0075170호(이하 이를 ‘특허문헌 1’이라 칭함)는 ‘벼 수술 특이적 발현 시스테인 프로테아제 유전자, 상기 유전자의 수술 특이적 발현 프로모터, 상기 유전자의 발현 억제를 이용한 웅성불임 도입벼의 생산방법’에 관한 것이다. 상기 특허문헌 1에서는 시스테인 프로테아제 유전자가 수술 특이적으로 발현됨에 관한 내용이 개시되어 있으며, 이로 인해 상기 시스테인 프로테아제 유전자를 이용하여 웅성불임 벼의 제조가 가능함이 개시되어 있습니다. For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2005-0075170 (hereinafter referred to as "Patent Document 1") discloses a rice expression-specific expression cysteine protease gene, a surgical specific expression promoter of the gene, And a method for producing infertile-introduced rice. Patent Document 1 discloses that the cysteine protease gene is expressed in a surgical specific manner, and thus it is disclosed that it is possible to produce male sterile rice using the cysteine protease gene.

또한 대한민국 공개특허 제2009-0069397호(이하 이를 ‘특허문헌 2’라 칭함)는 ‘불투명 심백배유 발현과 웅성불임을 유발시키는 다면발현성을 갖는 식물체의 UGPase1 유전자’에 관한 것이다. 상기 특허문헌 2에서는 UGPase1 유전자가 벼의 웅성불임에 관여하는 내용이 개시되어 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2009-0069397 (hereinafter referred to as "Patent Document 2") relates to a UGPase1 gene of a plant having multiple expression, which induces opacity 100-fold expression and male sterility. In Patent Document 2, the UGPase1 gene is involved in the male sterility of rice.

이러한 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 개시된 유전자 이외에도 많은 유전자가 벼에서 발현될 것으로 예상되나, 이에 관여하는 유전자는 아직 소수의 유전자만이 발견된 실정이다.In addition to the genes disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, many genes are expected to be expressed in rice. However, only a small number of genes have been found to be involved in the genes.

또한 대한민국 등록특허 제0780486호(이하 이를 ‘특허문헌 3’이라 칭함)에는 ‘벼 OsAGPL1 유전자, OsAGPL3 유전자 또는 OsAGPL4 유전자 및 상기 유전자로 형질전환된 식물’에 관한 것이다. 상기 특허문헌 3에서는 상기 OsAGPL4 유전자로 웅성불임의 유도가 가능함에 관하여는 어떠한 개시 또는 암시조차 되어 있지 않다. In addition, Korean Patent No. 0780486 (hereinafter referred to as "Patent Document 3") relates to "rice OsAGPL1 gene, OsAGPL3 gene or OsAGPL4 gene and plant transformed with said gene". In Patent Document 3, the OsAGPL4 There is no disclosure or implication of the possibility of inducing male sterility as a gene.

그러므로 보다 다양한 유전자가 벼에서 발현됨을 발견하고, 이를 벼의 웅성불임에 도입하는 것이 가능함에도 불구하고, 이에 관한 연구는 현재 많이 부족한 실정이다. Therefore, although it is possible to introduce a more diverse gene into rice, and to introduce it into the male sterility of rice, the research on this is currently in short supply.

이러한 배경 하에, 본 발명자들은 벼에서 발현하는 유전자를 발견하고, 이를 웅성불임에 도입하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 벼에서 발현하면서 화분 발달에 관여하는 OsAGPL4 유전자를 확인하고, 이를 이용하여 웅성불임이 유도된 벼를 제조하는 것이 가능함을 확인하여 본 발명을 완성하였다.Under these circumstances, the inventors of the present invention found a gene expressed in rice and tried to intro- duce it into male sterility. As a result, OsAGPL4 gene involved in pollen development was identified and expressed in rice, and male sterility was induced And the present invention has been completed.

특허문헌 1: 대한민국 공개특허 제2005-0075170호Patent Document 1: Korean Patent Publication No. 2005-0075170 특허문헌 2: 대한민국 공개특허 제2009-0069397호Patent Document 2: Korean Patent Publication No. 2009-0069397 특허문헌 3: 대한민국 등록특허 제0780486호Patent Document 3: Korean Patent No. 0780486

본 발명의 주된 목적은 벼에서 OsAGPL4 유전자의 발현을 억제하는 단계를 포함하는 웅성불임 벼의 제조방법을 제공하는 것이다. The main object of the present invention is to provide a method for producing OsAGPL4 And suppressing the expression of the gene. The present invention also provides a method for producing male sterile rice.

본 발명의 다른 목적은 모본인 OsAGPL4 유전자의 발현이 억제된 벼(T1), 및 부본인 웅성 가임의 벼(T1)와 교배시키는 단계를 추가로 포함하는 웅성불임 계통 벼(T2)의 제조방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for producing a male sterile rice (T2), which further comprises a step of crossing the expression of the parent OsAGPL4 gene with rice (T1) inhibited, and the parent male rice (T1) .

본 발명의 또 다른 목적은 OsAGPL4 유전자의 발현을 억제하는 제제를 포함하는 벼의 웅성불임 유도용 조성물을 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide a composition for inducing male sterility of rice comprising an agent for inhibiting the expression of OsAGPL4 gene.

본 발명의 또 다른 목적은 OsAGPL4 유전자의 발현이 억제된 웅성불임 벼를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a male sterile rice in which the expression of OsAGPL4 gene is inhibited.

본 발명의 또 다른 목적은 OsAGPL4 유전자 발현여부를 판단하는 단계를 포함하는 벼의 웅성불임성을 확인하는 방법을 제공하는 것이다. Yet another object of the present invention is to provide a method for identifying the male sterility of rice including the step of determining the expression of OsAGPL4 gene.

본 발명의 또 다른 목적은 OsAGPL4 유전자의 mRNA 또는 단백질 수준을 측정하는 제제를 포함하는 벼의 웅성 불임성 확인용 조성물을 제공하는 것이다.Yet another object of the present invention is to provide a method The present invention provides a composition for identifying male sterility of rice, comprising an agent for measuring mRNA or protein level of a gene.

본 발명의 또 다른 목적은 OsAGPL4 유전자의 발현이 억제된 웅성불임 계통 벼에서, OsAGPL4 유전자를 과발현시키는 단계를 포함하는 벼의 임성 회복 방법을 제공하는 것이다. Yet another object of the present invention is to provide a method The present invention provides a method for regenerating rice, including overexpressing the OsAGPL4 gene in a male sterile rice strain in which gene expression is suppressed.

본 발명의 또 다른 목적은 서열번호 1의 염기서열로 표시되는 폴리뉴클레오티드로 이루어진 OsAGPL4 유전자를 포함하는 벼의 임성 회복용 조성물을 제공하는 것이다. It is still another object of the present invention to provide a composition for restoring rice fertility comprising OsAGPL4 gene consisting of a polynucleotide represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO:

본 발명의 또 다른 목적은 후보물질을 처리한 벼에서 OsAGPL4 유전자의 발현량을 측정하는 단계를 포함하는 벼의 웅성불임 유도제의 스크리닝 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method for screening a male sterility inducer of rice, comprising the step of measuring the expression level of OsAGPL4 gene in rice treated with a candidate substance.

본 발명자들은 웅성불임이 유도된 벼를 제조하기 위하여 다양한 연구를 수행하던 중, OsAGPL4이 화분 발달에 관여하는 유전자임을 확인하고, OsAGPL4 유전자의 발현을 억제하여 웅성불임 벼를 제조할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다. The present inventors confirmed that OsAGPL4 is a gene involved in pollen development while carrying out various studies to produce male sterile-induced rice, and confirmed that male sterile rice can be produced by inhibiting the expression of OsAGPL4 gene Thus completing the present invention.

이처럼 벼에서 OsAGPL4 유전자의 발현을 억제하여 웅성불임 벼의 제조가 가능하다는 사실은 지금까지 전혀 알려지지 않았고, 본 발명자에 의하여 최초로 규명되었다. The fact that the production of male sterile rice is possible by inhibiting the expression of the OsAGPL4 gene in rice is not known at all and has been identified for the first time by the present inventor.

상기의 목적을 달성하기 위한 하나의 양태로서, 본 발명은 벼에서 OsAGPL4 유전자의 발현을 억제하는 단계를 포함하는, 웅성불임 벼의 제조방법을 제공한다. In one aspect of the present invention, the present invention provides a method for producing male sterile rice comprising inhibiting the expression of the OsAGPL4 gene in rice.

상기 웅성불임 벼의 제조방법은 벼에서 OsAGPL4 유전자의 발현을 억제시켜 화분 생성양을 감소시켜 벼의 웅성불임을 유도하는 것이다. The method for producing male sterile rice is to inhibit the expression of OsAGPL4 gene in rice, thereby decreasing the amount of flower pollen to induce male sterility of rice.

본 발명에서 용어 “벼”는 학명이 Oryza sativa L.이며, 일년생 초본식물이고, 본 발명에서의 벼에는 자포니카(Japonica)형, 인디카(Indica)형 및 자바니카(Javanica)형으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다. The term " rice " in the present invention is Oryza sativa L. and is an annual herbaceous plant. The rice in the present invention is selected from the group consisting of Japonica type, Indica type and Javanica type Lt; / RTI >

본 발명에서 용어, “OsAGPL4”는 서열번호 1로 표시되는 유전자를 의미할 수 있으나, 이와 실질적인 동일성(substantial identity)을 나타내는 서열도 포함하는 것으로 해석될 수 있다. 상기 실질적인 동일성은 서열번호 1의 서열과 임의의 다른 서열을 최대한 대응되도록 얼라인(align)하고, 당업계에서 통상적으로 이용되는 알고리즘을 이용하여 얼라인된 서열을 분석한 경우에, 최소 60%의 상동성, 더욱 구체적으로 70%의 상동성, 더더욱 구체적으로 80%의 상동성, 가장 구체적으로 90%의 상동성을 나타내는 서열을 의미한다. 또는 상기 유전자는 서열번호 1의 유전자가 코딩하는 단백질 OsAGPL4과 실질적으로 동질의 생리활성을 나타내는 단백질을 코딩하는 유전자를 의미할 수 있다.In the present invention, the term " OsAGPL4 " may refer to a gene represented by SEQ ID NO: 1, but may also be interpreted to include a sequence showing substantial identity thereto. Said substantial identity aligns the sequences of SEQ ID NO: 1 with any other sequence to the greatest extent of correspondence, and when at least 60% of the sequence identity is analyzed using an algorithm commonly used in the art Homology, more specifically 70% homology, even more specifically 80% homology, most specifically 90% homology. Or the gene may refer to a gene encoding a protein exhibiting a physiological activity substantially equivalent to the protein OsAGPL4 encoded by the gene of SEQ ID NO: 1.

본 발명에서 용어, “웅성불임”은 웅성기관의 형태적 또는 기능적 이상 때문에 수분, 수정, 종자현상이 이루어지지 않는 현상을 의미하며, 환경적인 일시적 변이로서 발현하는 경우와 유전형질로서 발현하는 경우가 있으나, 본 발명에서의 웅성불임은 유전형질로서 유도되는 것일 수 있다. 특히, 본 발명에서의 웅성불임은 화분 생산에 관여하는 핵의 OsAGPL4 유전자의 발현을 억제하여 유도되는 것일 수 있다. In the present invention, the term " male sterility " means a phenomenon in which moisture, fertilization, and seed development are not performed due to morphological or functional abnormalities of male organs, and when expressed as an environmental transient mutation or as a genetic trait However, the male sterility in the present invention may be induced as a genetic trait. In particular, the male sterility in the present invention may be induced by inhibiting the expression of the OsAGPL4 gene in the nucleus involved in flowerpot production.

본 발명에서 상기 단계는 OsAGPL4 유전자의 1 이상의 일부 염기를 치환 또는 결실하여 이루어지는 것일 수 있다. 예를 들어 전장 DNA 중 10%, 구체적으로는 0.01% 이상의 염기를 치환 또는 결실하여 이루어지는 것일 수 있다.In the present invention, the step may be performed by substituting or eliminating one or more bases of the OsAGPL4 gene. For example, 10% of the total DNA, specifically 0.01% or more, of the DNA may be substituted or deleted.

또한 상기 단계는 T-DNA 삽입에 의해 이루어지는 것일 수 있다. 본 발명에서의 T-DNA는 OsAGPL4 유전자의 인트론 또는 엑손에 삽입되는 것일 수 있다. 예를 들어 상기 T-DNA 삽입 벼의 T2 자손에 대한 유전자형 분석결과에 따르면 다음 세대에 동일-분리(co-segregation)되며, OsAGPL4 유전자에 T-DNA가 삽입된 돌연변이체 중 동형접합체를 포함하는 식물은 화분 발달에 있어 전체적으로 심각한 지연을 보이면서 웅성불임 벼가 제조될 수 있다. 즉, 상기 웅성불임 벼는 비정상적인 화분 발달을 보여, 수술이 매우 적은 수의 화분을 포함하고 있을 수 있다. 또한 본 발명에서 상기 T-DNA가 OsAGPL4 유전자에 삽입되는 위치는 특별한 제한이 있는 것은 아니며, 구체적인 일 실시예에 의하면 9번째 엑손에 삽입되는 것일 수 있다(도 2). 또한 본 발명의 일 실시예에 의하면 CRISPR/CAS 방법을 이용하여 OsAGPL4 돌연변이체를 제작하는 것이 가능한데, 본 발명의 일 실시예에서는 4번째 엑손에 1 또는 2개의 염기서열이 삽입되는 것일 수 있다(도 2). The step may also be performed by T-DNA insertion. The T-DNA in the present invention may be inserted into the intron or exon of the OsAGPL4 gene. For example, according to the result of genotyping analysis on the T2 progeny of the T-DNA-inserted rice, the mutant-homozygous mutant isozyme conjugated to the OsAGPL4 gene with co-segregation in the next generation Male sterile rice can be produced with a significant overall delay in pollen development. That is, the male sterile rice plants exhibit abnormal pollen development, and the operation may include a very small number of pollen. In the present invention, the position of insertion of the T-DNA into the OsAGPL4 gene is not particularly limited, and may be inserted into the ninth exon according to a specific embodiment (FIG. 2). According to an embodiment of the present invention, it is possible to produce OsAGPL4 mutant using the CRISPR / CAS method. In one embodiment of the present invention, one or two nucleotide sequences may be inserted into the fourth exon 2).

또한 상기 단계는 T-DNA와 같은 식물 게놈내 삽입이 가능한 외래 유전자 외에도, TOS17과 같은 내생 트랜스포존을 이용하거나 엑스레이(X-ray)나 감마레이(gamma-ray) 등을 주사하여 돌연변이를 유발하거나, RNAi 또는 안티센스 방법을 이용하여 수행할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In addition to the foreign gene that can be inserted into a plant genome such as T-DNA, the above step may be performed by using an endogenous transposon such as TOS17 or by injecting X-ray or gamma-ray to induce mutation, RNAi, or antisense methods, but are not limited thereto.

일예로 상기 방법은 모본인 OsAGPL4 유전자의 발현이 억제된 벼, 및 부본인 웅성 가임의 벼와 교배시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이와는 반대로 부본이 OsAGPL4 유전자의 발현이 억제된 벼, 및 모본인 웅성 가임의 벼와 교배시키는 단계를 추가로 포함하게 되면 웅성불임의 벼를 제조할 수 없다. For example, the method may further comprise the step of crossing the expression of the parent OsAGPL4 gene with rice in which the expression of the gene is suppressed, and the parent male parent with rice. Conversely, the Deputy OsAGPL4 The addition of the step of crossing the rice with the suppressed gene expression and the rice of the common male germ can not produce male sterile rice.

다른 양태로서, 본 발명은 모본인 OsAGPL4 유전자의 발현이 억제된 벼(T1), 및 부본인 웅성 가임의 벼(T1)와 교배시키는 단계를 포함하는, 웅성불임 계통 벼(T2)의 제조방법을 제공한다. In another aspect, the present invention provides a method for producing male sterile rice (T2), comprising crossing the expression of the parent OsAGPL4 gene with rice (T1) inhibited, and subordinate male germ (T1) to provide.

상기 모본인 OsAGPL4 유전자의 발현이 억제된 벼(T1)와 부본인 웅성 가임의 벼(T1)를 교배시켜야 웅성불임 계통의 벼(T2)를 제조할 수 있으며, 이와 반대로 부본이 OsAGPL4 유전자의 발현이 억제된 벼(T1)와 모본인 웅성 가임의 벼(T1)를 교배시키는 경우에는 웅성불임 계통의 벼(T2)를 제조할 수 없다. It is possible to produce rice (T2) of male sterile lineage by crossing the rice (T1) inhibiting the expression of the parent OsAGPL4 gene and the rice (T1) of the parental male gametone, In the case of crossing of the rice with inhibited gene expression (T1) and the parental male germ (T1), male sterile rice (T2) can not be produced.

상기 교배에서 교배 방법은 가장 일반적으로 벼 교배 육종에 가장 많이 사용하는 절영법을 이용하여 진행한다. The mating method in the above-mentioned crossing is most commonly carried out by using the most popular method for the crossing breeding.

다른 양태로서, 본 발명은 OsAGPL4 유전자의 발현을 억제하는 제제를 포함하는, 벼의 웅성불임 유도용 조성물을 제공한다. In another aspect, OsAGPL4 A composition for inducing male sterility of rice, comprising an agent for inhibiting the expression of a gene.

상기 제제는 OsAGPL4 유전자 또는 mRNA에 직접 또는 간접적으로 결합하여 OsAGPL4 의 발현을 억제할 수 있는 물질을 의미한다.The formulation OsAGPL4 Refers to a substance capable of directly or indirectly binding to a gene or mRNA to inhibit the expression of OsAGPL4 .

예를 들어 상기 제제는 OsAGPL4 유전자의 mRNA에 특이적으로 결합하는 siRNA, shRNA, miRNA, 및 안티센스 올리고뉴클레오티드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 즉, 상기 siRNA, shRNA, miRNA, 또는 안티센스 올리고뉴클레오티드가 OsAGPL4 유전자의 mRNA에 특이적으로 결합하여 OsAGPL4 단백질 합성을 위한 번역을 억제할 수 있다. For example, the agent may be OsAGPL4 But are not limited to, siRNAs, shRNAs, miRNAs, and antisense oligonucleotides that specifically bind to the mRNA of the gene. That is, the siRNA, shRNA, miRNA, or antisense oligonucleotide OsAGPL4 Can specifically bind to the mRNA of the gene and inhibit translation for OsAGPL4 protein synthesis.

다른 양태로서, 본 발명은 OsAGPL4 유전자의 발현이 억제된, 웅성불임 벼를 제공한다. In another aspect, the present invention provides male sterile rice in which the expression of OsAGPL4 gene is inhibited.

상기 벼는 자포니카(Japonica)형, 인디카(Indica)형 및 자바니카(Javanica)형으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있으며 모든 벼 품종에 적용 가능하다. The rice may be any one selected from the group consisting of Japonica type, Indica type and Javanica type and is applicable to all rice varieties.

상기 벼의 웅성불임은 가역적인 것일 수 있다. 즉, 상기 웅성불임의 벼의 임성은 정상적인 OsAGPL4 유전자의 도입에 의해서 회복될 수 있다. The male sterility of the rice may be reversible. That is, the fertility of the male sterile rice can be restored by the introduction of the normal OsAGPL4 gene.

다른 양태로서, 본 발명은 OsAGPL4 유전자 발현여부를 판단하는 단계를 포함하는, 벼의 웅성불임성을 확인하는 방법을 제공한다. In another aspect, the invention OsAGPL4 And determining the expression of the gene. The method of the present invention is a method for identifying the male sterility of rice.

상기 OsAGPL4 유전자의 발현여부를 판단하여 그 발현이 억제된 경우 벼의 웅성불임성을 확인할 수 있다. If the expression of the OsAGPL4 gene is inhibited, the male sterility of the rice can be confirmed.

상기 판단하는 단계는 상기 OsAGPL4 유전자의 mRNA 수준 또는 이로부터 발현되는 단백질의 수준을 측정하여 이루어지는 것일 수 있다.The determining step may be performed by measuring the mRNA level of the OsAGPL4 gene or the level of the protein expressed therefrom.

상기 유전자의 mRNA 수준은 별도의 제제를 이용하여 측정할 수 있다. 상기 유전자의 mRNA 수준을 측정하는 제제는 예를 들어 상기 유전자에 특이적으로 결합할 수 있는 프라이머 또는 프로브일 수 있으나, 특별히 이에 제한되지는 않는다. 상기 "프라이머"는 짧은 자유 3말단 수산화기(free 3' hydroxyl group)를 가지는 핵산 서열로 상보적인 템플레이트(template)와 염기쌍(base pair)을 형성할 수 있고 템플레이트 가닥 복사를 위한 시작 지점으로 기능을 하는 짧은 핵산 서열을 의미한다. 프라이머는 적절한 완충용액 및 온도에서 중합반응(즉, DNA 폴리머레이즈 또는 역전사효소)을 위한 시약 및 상이한 4가지 뉴클레오사이드 트리포스페이트의 존재하에서 DNA 합성이 개시될 수 있다.The mRNA level of the gene can be measured using a separate preparation. The agent for measuring the mRNA level of the gene may be, for example, a primer or a probe capable of specifically binding to the gene, but is not particularly limited thereto. The "primer" is a nucleic acid sequence having a short free 3 'hydroxyl group, capable of forming base pairs with a complementary template and serving as a starting point for template strand copying Quot; means a short nucleic acid sequence. Primers can be used to initiate DNA synthesis in the presence of reagents and four different nucleoside triphosphates for polymerization reactions (i. E., DNA polymerase or reverse transcriptase) at appropriate buffer solutions and temperatures.

상기 유전자의 mRNA 수준을 측정하는 방법은 RT-PCR, 정량 실시간 PCR(quantified real time PCR), 경쟁적 RT-PCR(Competitive RTPCR), 실시간 RT-PCR(real time quantitative RT-PCR), RNase 보호 분석법(RPA; RNase protection assay), 노던 블럿팅(Northern blotting), DNA 칩 분석법일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.Methods for measuring mRNA levels of the genes include RT-PCR, quantitative real time PCR, competitive RT-PCR, real time quantitative RT-PCR, RNase protection assay RPA, RNase protection assay, Northern blotting, and DNA chip analysis.

상기 단백질의 수준은 별도의 제제를 이용하여 측정할 수 있다. 상기 단백질의 수준을 측정하는 제제는 예를 들어 상기 단백질에 특이적으로 결합하는 항체 또는 앱타머일 수 있으나, 특별히 이에 제한되지는 않는다.The level of the protein can be measured using a separate preparation. The agent for measuring the level of the protein may be, for example, an antibody or an aptamer that specifically binds to the protein, but is not particularly limited thereto.

상기 "항체"는 단백질 또는 펩티드 분자의 항원성 부위에 특이적으로 결합할 수 있는 단백질성 분자를 의미한다. 이러한 항체는, 각 유전자를 통상적인 방법에 따라 발현벡터에 클로닝하여 상기 마커 유전자에 의해 코딩되는 단백질을 얻고, 얻어진 단백질로부터 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 상기 항체의 형태는 특별히 제한되지 않으며 폴리클로날 항체, 모노클로날 항체 또는 항원 결합성을 갖는 것이면 그것의 일부도 본 발명의 항체에 포함되고 모든 면역 글로불린 항체가 포함될 수 있다. 뿐만 아니라, 인간화 항체 등의 특수 항체를 포함할 수도 있다. 아울러, 상기 항체는 2개의 전체 길이의 경쇄 및 2개의 전체 길이의 중쇄를 가지는 완전한 형태뿐만 아니라 항체 분자의 기능적인 단편을 포함한다. 항체 분자의 기능적인 단편이란 적어도 항원 결합 기능을 보유하고 있는 단편을 의미하며 Fab, F(ab'), F(ab') 2 및 Fv 등이 될 수 있다.The "antibody" means a proteinaceous molecule capable of specifically binding to an antigenic site of a protein or peptide molecule. Such an antibody can be produced by a conventional method from the obtained protein by cloning each gene into an expression vector according to a conventional method to obtain a protein encoded by the marker gene. The form of the antibody is not particularly limited and any polyclonal antibody, monoclonal antibody or antigen-binding antibody thereof may be included in the antibody of the present invention, and all immunoglobulin antibodies may be included. In addition, it may include a special antibody such as a humanized antibody. In addition, the antibody comprises a functional fragment of an antibody molecule as well as a complete form having two full-length light chains and two full-length heavy chains. A functional fragment of an antibody molecule means a fragment having at least an antigen-binding function, and can be Fab, F (ab ') 2, F (ab') 2, Fv and the like.

상기 "앱타머"는 단일 가닥 올리고 뉴클레오티드를 의미하는 것으로, 소정의 표적 분자에 대한 결합 활성을 갖는 핵산 분자를 말한다. 상기 앱타머는 그 염기서열에 따라 다양한 3차원 구조를 가질 수 있으며, 항원-항체 반응과 같이 특정 물질에 대하여 높은 친화력을 가질 수 있다. 앱타머는 소정의 표적 분자에 결합함으로써 소정의 표적 분자의 활성을 저해할 수 있다. 본 발명의 앱타머는 RNA, DNA, 변형된(modified) 핵산 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 그 형태가 직쇄상 또는 환상(環狀)일 수 있으나 이들에 한정되지 않는다. The term "aptamer " refers to a single-stranded oligonucleotide, which refers to a nucleic acid molecule having binding activity to a given target molecule. The aptamer may have various three-dimensional structures depending on its nucleotide sequence, and may have a high affinity for a specific substance such as an antigen-antibody reaction. An aptamer can inhibit the activity of a given target molecule by binding to a predetermined target molecule. The aptamer of the present invention may be RNA, DNA, modified nucleic acid, or a mixture thereof, and the form thereof may be linear or cyclic, but is not limited thereto.

상기 단백질의 수준을 측정하는 방법은 웨스턴 블럿(western blotting), ELISA(enzyme linked immunosorbent assay), 방사선면역분석(RIA: Radioimmunoassay), 방사 면역 확산법(radioimmunodiffusion), 오우크테로니(Ouchterlony) 면역 확산법, 로케트 면역 전기영동(rocket immunoelectrophoresis), 면역조직화학염색 법(immunohistochemical staining), 면역침전 분석법(Immunoprecipitation Assay), 보체 고정 분석법(Complement Fixation Assay), 면역형광법(immunofluorescence),Methods for measuring the level of the protein include, but are not limited to, western blotting, enzyme linked immunosorbent assay (ELISA), radioimmunoassay (RIA), radioimmunodiffusion, Ouchterlony immunodiffusion, Immunohistochemical staining, immunoprecipitation assays, complement fixation assays, immunofluorescence assays, immunofluorescence assays, immunofluorescence assays, immunofluorescence assays, immunofluorescence assays,

면역크로마토그래피법(immunochromatography), FACS(fluorescenceactivated cell sorter analysis) 및 단백질 칩 분석법(protein chip technology assay) 등의 방법을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.Immunochromatography, fluorescence activated cell sorter analysis (FACS), and protein chip technology assay, but the present invention is not limited thereto.

다른 양태로서, 본 발명은 OsAGPL4 유전자의 mRNA 또는 단백질 수준을 측정하는 제제를 포함하는, 벼의 웅성 불임성 확인용 조성물을 제공한다.In another aspect, OsAGPL4 There is provided a composition for identifying male sterility of rice, comprising an agent for measuring mRNA or protein level of a gene.

상기 제제는 상기 OsAGPL4 유전자에 특이적으로 결합할 수 있는 프라이머 또는 프로브 일 수 있다. The formulation contains the OsAGPL4 A primer or a probe capable of specifically binding to a gene.

상기 제제는 상기 OsAGPL4 단백질에 특이적으로 결합하는 항체 또는 앱타머 일 수 있다.The formulation contains the OsAGPL4 An antibody or an aptamer that specifically binds to a protein.

다른 양태로서, 본 발명은 OsAGPL4 유전자의 발현이 억제된 웅성불임 계통 벼에서, OsAGPL4 유전자를 과발현시키는 단계를 포함하는, 벼의 임성 회복 방법을 제공한다. In another aspect, the invention in inhibiting the expression of male sterile rice lines of OsAGPL4 gene, OsAGPL4 And overexpressing the gene of the present invention.

일예로 상기 단계는 서열번호 1의 염기서열로 표시되는 폴리뉴클레오티드로 이루어진 OsAGPL4 유전자를 포함하는 벡터를 벼에 형질전환시켜 벼의 임성 회복을 유도할 수 있다. For example, in the above step, a vector containing OsAGPL4 gene consisting of a polynucleotide represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 may be transformed into rice to induce regeneration of rice.

구체적으로, 상기 단계는 서열번호 1의 유전자와 액틴 프로모터, 사이토크롬 C, 유비퀴틴 프로모터 (ubiquitin(ubi) promoter (Pubi)) 등과 같은 식물에서 작용가능한 강프로모터를 작동가능하게 연결키거나, 적절한 위치에 인핸서와 서열번호 1의 유전자를 포함하는 DNA 단편을 삽입하여 수행할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.Specifically, this step operably links a plant promoter with a gene of SEQ ID NO: 1 and a plant promoter such as the actin promoter, cytochrome c, ubiquitin (ubi) promoter (Pubi) But may be carried out by inserting a DNA fragment containing the gene of SEQ. ID.

다른 양태로서, 본 발명은 OsAGPL4 유전자를 포함하는, 벼의 임성 회복용 조성물을 제공한다. In another aspect, the invention OsAGPL4 The present invention provides a composition for restoring the fertility of rice.

상기 OsAGPL4 유전자는 서열번호 1로 표시되는 유전자를 의미할 수 있으나, 이와 실질적인 동일성(substantial identity)을 나타내는 서열도 포함하는 것으로 해석될 수 있다. 상기 실질적인 동일성은 서열번호 1의 서열과 임의의 다른 서열을 최대한 대응되도록 얼라인(align)하고, 당업계에서 통상적으로 이용되는 알고리즘을 이용하여 얼라인된 서열을 분석한 경우에, 최소 60%의 상동성, 더욱 구체적으로 70%의 상동성, 더더욱 구체적으로 80%의 상동성, 가장 구체적으로 90%의 상동성을 나타내는 서열을 의미한다. 또는 상기 유전자는 서열번호 1의 유전자가 코딩하는 단백질 OsAGPL4과 실질적으로 동질의 생리활성을 나타내는 단백질을 코딩하는 유전자를 의미할 수 있다.The OsAGPL4 gene may be a gene represented by SEQ ID NO: 1, but it may also be interpreted to include a sequence showing substantial identity thereto. Said substantial identity aligns the sequences of SEQ ID NO: 1 with any other sequence to the greatest extent of correspondence, and when at least 60% of the sequence identity is analyzed using an algorithm commonly used in the art Homology, more specifically 70% homology, even more specifically 80% homology, most specifically 90% homology. Or the gene may refer to a gene encoding a protein exhibiting a physiological activity substantially equivalent to the protein OsAGPL4 encoded by the gene of SEQ ID NO: 1.

다른 양태로서, 본 발명은 후보물질을 처리한 벼에서 OsAGPL4 유전자 또는 그의 단백질의 발현량을 측정하는 단계를 포함하는, 벼의 웅성불임 유도제의 스크리닝 방법을 제공한다. In another aspect, the present invention provides a method for screening a male sterility inducer of rice, comprising measuring the expression level of OsAGPL4 gene or a protein thereof in rice treated with a candidate substance.

상기 발현양을 측정하는 방법은 상기한 것과 같다. The method of measuring the expression level is as described above.

상기 방법은 상기 측정된 발현량이, 후보물질을 처리하지 않은 벼의 발현량에 비하여 감소한 경우, 상기 후보물질은 벼의 웅성불임 유도제로 판단하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. The method may further include the step of determining the candidate substance as a male sterility inducer of rice when the measured expression level is lower than the expression level of rice not treated with the candidate substance.

본 발명에 따른 웅성불임 벼의 제조방법은 벼에 유전자인 OsAGPL4 유전자의 발현을 억제하여 웅성불임 벼를 제조하는 것이 가능하다. 이를 통해 웅성불임 벼를 유도하는 것이 가능하며, 웅성불임 벼의 제조가 가능한 신규 유전자를 발견하였기 때문에 보다 다양한 방법으로 웅성불임 벼를 생산하는 것이 가능하게 되었다. 본 OsAGPL4 유전자 활성을 조절한 웅성불임 계통의 경우 환경의 영향을 거의 받지 않고 안정적으로 이용할 수 있기 때문에 세포질 유전자적 웅성불임 계통과 온도 및 일장감응성 핵 유전자 웅성불임 계통을 대체할 것으로 기대된다. According to the present invention, it is possible to produce male sterile rice by inhibiting the expression of the gene OsAGPL4 gene in rice. It is possible to induce male sterile rice, and it has become possible to produce male sterile rice by a variety of methods because it has found a new gene that can produce male sterile rice. Since the male sterility strains that regulate OsAGPL4 gene activity can be used stably without being affected by the environment, it is expected to replace the cytoplasmic genetic male sterility strain and the temperature - and senescence - sensitive nucleus gene male sterility strain.

도 1은 ADP-glucose pyrophosphorylase Large subunit의 발현 양상을 통해서 4개의 ADP-glucose pyrophosphorylase Large Subunit 유전자 중 OsAGPL4가 화분 발달의 전체 단계 중 후기에만 특이적으로 발현하는 것을 확인한 전기영동사진이다.
도 2는 OsAGPL4 기능 상실 돌연변이체들의 T-DNA 삽입 위치 및 CRISPR/CAS 방법으로 유도한 돌연변이 발생 모식도이다.
도 3은 (a)는 야생형, (b)는 OsAGPL4 heterozygote, (c)는 osagpl4 -2 homozygote (d)는 osagpl4 -3 homozygote의 요오드 염색 결과를 보여주는 사진이다. 또한 사진 안쪽에 삽입된 사진은 꽃가루 핵 염색 결과이며, 흰 화살표는 generative nucleus, 붉은 화살표는 vegetative nucleus 이다.
도 4는 야생형, osagpl4 -2/ osagpl4 -2osagpl4 -3/ osagpl4 -3의 ADP-glucose pyrophosphorylase 활성을 측정한 것이다.
도 5는 야생형, osagpl4 -2/ osagpl4 -2 osagpl4 -3/ osagpl4 -3의 성숙한 화분을 수집하여 전분의 함량을 측정함으로써, ADP-glucose pyrophosphorylase 활성을 측정한 것이다.
FIG. 1 is an electrophoresis image showing that OsAGPL4 among four ADP-glucose pyrophosphorylase large subunit genes was specifically expressed in the late phase of pollen development through the expression pattern of ADP-glucose pyrophosphorylase large subunit.
FIG. 2 is a schematic diagram of mutation generation induced by T-DNA insertion site and CRISPR / CAS method of OsAGPL4 dysfunction mutants.
Fig. 3 (a) is a wild type, (b) is OsAGPL4 heterozygote, (c) is osagpl4 -2 homozygote (d) is a photograph showing the result of the iodine staining osagpl4 -3 homozygote. In addition, photographs inserted inside the photograph are the result of pollen nucleus staining, white arrows are generative nucleus and red arrows are vegetative nucleus.
Figure 4 is a measure of the wild-type, ADP-glucose pyrophosphorylase activity of the osagpl4 -2 / osagpl4 -2 and -3 osagpl4 / osagpl4 -3.
5 is a measured by measuring the amount of starch in the collected mature pollen of the wild-type, osagpl4 -2 / osagpl4 -2 and -3 osagpl4 / osagpl4 -3, ADP-glucose pyrophosphorylase activity.

이하 본 발명을 하기 예에 의해 상세히 설명한다. 다만, 하기 예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 하기 예에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited by the following examples.

실시예Example 1: 재료 및 방법 1: Materials and Methods

<실시예 1-1: 식물재료>&Lt; Example 1-1: Plant material >

온실 재배 자포니카(japonica) 벼(품종명: 동진벼) 야생형 및 돌연변이체를 실험에 사용하였다. 벼를 온실에서 명암주기가 14/10 이고 습도가 대략 80% 조건에서 낮에는 30℃로, 밤에는 20℃의 온도에서 재배하였다. RT-PCR을 위하여 야생형 벼로부터 꽃밥(anther)을 각각 다른 발달 단계에서 회수하였다.Greenhouse cultivar japonica rice (variety: Dongjinbara) wild type and mutant were used for the experiment. Rice were cultivated in a greenhouse at a temperature of 30 ° C in the daytime and 20 ° C in the nighttime at a darkness of 14/10 and humidity of approximately 80%. For RT-PCR, anther from wild type rice was recovered at different developmental stages.

<실시예 1-2: RT-PCR 분석>&Lt; Example 1-2: RT-PCR analysis >

전장 RNA는 Trizol 시약을 사용하여 추출하였다. 그리고 역전사는 iScript cDNA Synthesis Kit (Bio-Rad, Hercules, CA, USA)를 이용하여 수행하여 전장 RNA로부터 1가닥 cDNA를 합성하였다. 벼 유비퀴틴5(ubiquitin 5; OsUBQ5, LOC_Os01g22490) 유전자는 cDNA의 상대적인 양을 정량하기 위해 내부 대조군으로서 증폭되었다. 상기 프라이머들은 게놈 DNA 혼입을 배제하기 위하여 각 유전자의 적어도 하나의 인트론을 포함하는 부위 안에서 디자인되었다. 표 1은 RT-PCR에 사용된 프라이머 서열을 나타내는 것이다. Total RNA was extracted using Trizol reagent. One-strand cDNA was synthesized from full-length RNA by reverse transcription using iScript cDNA Synthesis Kit (Bio-Rad, Hercules, Calif., USA). The rice ubiquitin 5 (OsUBQ5, LOC_Os01g22490) gene was amplified as an internal control to quantify the relative amount of cDNA. The primers were designed within a region containing at least one intron of each gene to exclude genomic DNA incorporation. Table 1 shows the primer sequences used for RT-PCR.

서열order 서열번호SEQ ID NO: OsAGPL1OsAGPL1 ForwardForward TTCCTTTTCTTGATCTCTCTTCTATTCCTTTTCTTGATCTCTCTTCTA 서열번호 2SEQ ID NO: 2 ReverseReverse CTCCTGACAAGATTAAAATGTGTTCTCCTGACAAGATTAAAATGTGTT 서열번호 3SEQ ID NO: 3 OsAGPL2OsAGPL2 ForwardForward AGAGGTTGATGGAAAGATTGAATAAGAGGTTGATGGAAAGATTGAATA 서열번호 4SEQ ID NO: 4 ReverseReverse CTGATCTCCACACAAGATTACAACCTGATCTCCACACAAGATTACAAC 서열번호 5SEQ ID NO: 5 OsAGPL3OsAGPL3 ForwardForward GCTAATAAACCAATGTACACATCAGCTAATAAACCAATGTACACATCA 서열번호 6SEQ ID NO: 6 ReverseReverse GATGACTAATCCATCTGCAATTATGATGACTAATCCATCTGCAATTAT 서열번호 7SEQ ID NO: 7 OsAGPL4OsAGPL4 ForwardForward GATATGGGAACTTTTGGTTTGGATATGGGAACTTTTGGTTTG 서열번호 8SEQ ID NO: 8 ReverseReverse TGCAGTTTTCTACTTTCGTTGTGCAGTTTTCTACTTTCGTTG 서열번호 9SEQ ID NO: 9 OsUBQ5OsUBQ5 ForwardForward GACTACAACATCCAGAAGGAGTCGACTACAACATCCAGAAGGAGTC 서열번호 10SEQ ID NO: 10 ReverseReverse TCATCTAATAACCAGTTCGATTTCTCATCTAATAACCAGTTCGATTTC 서열번호 11SEQ ID NO: 11

<실시예 1-3: osagpl4 T-DNA 삽입 돌연변이체의 제작><Example 1-3: Preparation of osagpl4 T-DNA insertion mutant>

osagpl4 -1 돌연변이 대립유전자를 벼 T-DNA 삽입 시퀀스 데이터베이스(Jeon et al., 2000; An et al., 2003; Jeong et al., 2006; http://www.postech.ac.kr/life/pfg/risd/index.html)로부터 확인하였다. 게놈 DNA는 간단한 mini-prep(Chen and Ronald, 1999) 방법을 사용하여 벼의 어린 잎으로부터 분리하였다. 화분을 정교한 파이펫의 팁을 이용하여 현미경 하에서 옮겼다. 그리고 이의 게놈 DNA 템플릿으로 활용하기 위해 PCR 튜브에서 작은 막대를 사용하여 분쇄하였다. T-DNA 삽입으로 인한 유전자형은 osagpl4 -1에 대한 LF1/LR1 및 LR1/G1 프라이머 세트를 사용하여 게놈 DNA PCR 분석에 의해 결정하였다. 상기 사용된 프라이머들의 서열은 표 2에 표시되었다. The osagpl4 -1 mutant alleles of rice T-DNA insertion sequence database (Jeon et al, 2000;. An et al, 2003;. Jeong et al, 2006;. http://www.postech.ac.kr/life/ pfg / risd / index.html). Genomic DNA was isolated from young leaves of rice using a simple mini-prep (Chen and Ronald, 1999) method. The pollen was transferred under a microscope using a tip of a sophisticated pipette. And pulverized using a small rod in a PCR tube for use as a genomic DNA template thereof. Genotype caused by T-DNA insertion using only LF1 / LR1 LR1 and / G1 primer set for osagpl4 -1 was determined by genomic DNA PCR analysis. The sequences of the primers used are shown in Table 2.

프라이머 이름Name of the primer 서열order 서열번호SEQ ID NO: LF1LF1 TGCATATGTTAAATCATCCACGGTTTTATTGCATATGTTAAATCATCCACGGTTTTAT 서열번호 12SEQ ID NO: 12 LR1LR1 ACCAATAACAGAGCGATCAACACTACATTACCAATAACAGAGCGATCAACACTACATT 서열번호 13SEQ ID NO: 13 G1G1 ATCCAGACTGAATGCCCACAATCCAGACTGAATGCCCACA 서열번호 14SEQ ID NO: 14

<실시예 1-4: 역교배>&Lt; Example 1-4: Reverse mating >

역교배를 위해, OsAGPL4 / osagl4 - 1를 자포니카 cv. Ilpum 야생형 벼와 교배하였다. 교배된 계통의 유전자형은 상기 T-DNA 삽입을 위해 사용한 프라이머와 동일한 프라이머 세트(표 2)를 사용하여 PCR 함으로써 결정하였다.For breeding station, OsAGPL4 / osagl4 - japonica cv 1. Ilpum was crossed with wild type rice. The genotypes of the crossed strains were determined by PCR using the same primer sets used for the T-DNA inserts (Table 2).

<실시예 1-5: CRISPR/Cas을 사용한 OsAGPL4 돌연변이의 제작><Example 1-5: Preparation of OsAGPL4 mutation using CRISPR / Cas>

효과적인 프로토스페이서 근접 모티프(PAM, protospacer adjacent motif)을 발견하고, off-target을 회피하기 위해, 본 발명자들은 CRISPR 다이렉트 프로그램(Naito et al., 2015; http://crispr.dbcls.jp/)을 사용하여 가능한 표적 서열을 스크리닝하였다. 디자인된 가이드 RNA(5’-GCAGTTCCTGTGGCTATTTG-3’, 서열번호 15)를 GatewayTM 시스템(Miao et al., 2013)을 사용하여 시작 벡터인 pOs-sgRNA로 클로닝시키고, pH-Ubi-cas9-7 최종 벡터로 클로닝시켰다. 이의 결과물인 벡터로 Agrobacterium 매개(Jeon et al., 2000)에 의해 자포니카 벼 cv. Dongjin을 형질전환시켰다. 형질전환 식물의 목표 PAM 위치의 서열을 확인하였다. 이러한 CRISPR/Cas를 이용하여 OsAGPL4의 4번째 엑손에 1개 또는 2개의 염기서열이 삽입된 돌연변이체들은 각각 osagpl4-2 또는 osagpl4-3으로 각각 명명하였다. In order to find an effective protospacer adjacent motif (PAM) and to avoid off-target, the present inventors used a CRISPR direct program (Naito et al., 2015; http://crispr.dbcls.jp/) The target sequences available were screened. The designed guide RNA (5'-GCAGTTCCTGTGGCTATTTG-3 ', SEQ ID NO: 15) was cloned into the pOs-sgRNA as the start vector using the Gateway ™ system (Miao et al., 2013) . &Lt; / RTI &gt; The resulting vector, Agrobacterium mediated by Jeon et al., 2000, Dongjin was transformed. The sequence of the target PAM position of the transgenic plants was confirmed. These CRISPR / Cas 1 using the fourth exon of OsAGPL4 or 2 the nucleotide sequence of the insertion mutants were named, respectively, each osagpl4-2 or osagpl4-3.

<실시예 1-6: 전분의 측정>&Lt; Example 1-6: Measurement of starch >

벼 잎 100㎎과 화분을 포함할 정도로 성숙한 꽃밥 3㎎은 각각 12주 연령의 벼 및 벼의 성숙한 꽃으로부터 분리하였다. 비용해성인 전분을 에탄올 불용분획에서 NAD(P)H 결합 효소 테스트 (Lee et al., 2008)을 사용하여 측정하였다. 상기 측정된 대사물질의 함량은 수취한 잎의 무게를 기준으로 정규화하였다.Rice leaves 100 mg and 3 mg of mature anthers including pollen were isolated from mature flowers of rice and rice at 12 weeks of age, respectively. The non-consuming starch was measured by the NAD (P) H-binding enzyme test (Lee et al., 2008) in the ethanol-insoluble fraction. The contents of the measured metabolites were normalized based on the weight of the received leaves.

<실시예 1-7: AGP 활성의 측정>&Lt; Example 1-7: Measurement of AGP activity >

화분(3 mg)이 포함된 꽃밥을 50 mM Tris-HCl (pH 7.6), 150 mM NaCl, 5% 글리세롤, 5 mM EDTA, 5 mM DTT, 1 x 단백질가수분해효소 억제제 및 1 mM PMSF를 포함하는 100㎕의 용균 버퍼에 재현탁시켰다. 이러한 샘플은 4℃, 5분의 시간 동안, 1,000g에서 원심분리하여 튜브 바닥에 수집하였다. 수집된 샘플은 그 후 얼음위 1.5 mL의 튜브 안에서 막자를 활용하여 분쇄하였다. 그리고 Sonic Dismembrator(Model 100, Fisher Scientific, Pittsburgh, PA,)를 사용하여 5초 동안 2번 초음파 처리하였다. 용해된 단백질은 15,000 g에서 10분 동안, 4°C의 온도로 원심분리에 의해 수득하였다. 그리고 이를 효소 활성 분석에 사용하였다. AGP 활성은 Hwang et al.(2007)에서 기술된 바와 같이 전분 합성(ADP-Glc formation)을 통해 직접 측정하였다. 구체적으로 상기 반응은 30℃에서 40분 동안 100 mM HEPES-NaOH (pH 8.0), 5 mM DTT, 10 mM MgCl2, 2 mM ATP, 5 mM 3-phosphoglycerate, 0.15 units/reaction inorganic pyrophosphatase (Sigma), 0.4 mg/mL BSA, 2 mM [14C] Glc-1-P (517 dpm/nmol)를 포함하는 용액 0.1 mL에서 수행하였다. [14C] ADP-Glc 형성물은 Tri-Carb 2100TR Liquid Scintillation Counter(PerkinElmer, Boston, MA, USA)를 사용하여 측정하였다.Anthers containing the pollen (3 mg) were suspended in a solution containing 50 mM Tris-HCl (pH 7.6), 150 mM NaCl, 5% glycerol, 5 mM EDTA, 5 mM DTT, 1 x proteinase inhibitor and 1 mM PMSF And resuspended in lOOul of lysis buffer. These samples were collected at the bottom of the tube by centrifugation at 1,000 g for 5 minutes at 4 ° C. The collected samples were then ground using a mortar in a 1.5 mL tube on ice. And ultrasonicated twice for 5 seconds using a Sonic Dismembrator (Model 100, Fisher Scientific, Pittsburgh, Pa.). The dissolved protein was obtained by centrifugation at 15,000 g for 10 minutes at a temperature of 4 ° C. And used for enzyme activity analysis. AGP activity was measured directly via starch synthesis (ADP-Glc formation) as described in Hwang et al. (2007). Specifically, the reaction was carried out by adding 100 mM HEPES-NaOH (pH 8.0), 5 mM DTT, 10 mM MgCl 2 , 2 mM ATP, 5 mM 3-phosphoglycerate, 0.15 units / reaction inorganic pyrophosphatase (Sigma) Was carried out in 0.1 mL of a solution containing 0.4 mg / mL BSA, 2 mM [14C] Glc-1-P (517 dpm / nmol). [ 14C ] ADP-Glc formulations were measured using a Tri-Carb 2100TR Liquid Scintillation Counter (PerkinElmer, Boston, Mass., USA).

<실시예 1-8: 화분 염색 및 광학 현미경분석>&Lt; Example 1-8: Pollen staining and optical microscopic analysis >

화분의 핵을 염색하기 위하여, 화분을 65℃에서 1시간 동안 4 ng/mL Hoechst 33342(Sigma, St. Louis, MO, USA)를 포함하는 포스페이트-버퍼 식염수에서 배양하였다. 화분내 전분은 10 % (v/v) Lugol 용액(Sigma)으로 염색하였다. 핵 및 전분이 염색된 화분은 각각 Olympus BX61 현미경으로 UV 및 백색광 하에서 모니터링하였다.The pollen was incubated in phosphate-buffered saline containing 4 ng / mL Hoechst 33342 (Sigma, St. Louis, Mo., USA) at 65 ° C for 1 hour to stain the nuclei of the pollen. Pollen starches were stained with 10% (v / v) Lugol solution (Sigma). Nuclear and starch-stained pollen were monitored under UV and white light, respectively, on an Olympus BX61 microscope.

<실시예 1-9: 투과전자현미경(Transmission electron microscopy) 분석>&Lt; Example 1-9: Transmission electron microscopy analysis >

발달과정 중 성숙단계에서의 화분을 3% glutaraldehyde를 포함하는 인산염 버퍼에 고정시켰다. 그 후 2% osmium tetroxide를 사용하여 후속 고정시켰다. 탈수 후 샘플을 Spurr의 저점성 포매 혼합물에 위치시켰다. 얇은 절편(40?60 nm 두께)을 2.5% 우라닐 아세테이트 및 2.5% 구연산 납염 수용성 용액으로 염색시켰다. 그리고 이를 전자현미경(Tecnai G2 Spirit (FEI Co., Hillsboro, OR, USA))을 이용하여 관찰하였다.During development, pollen at the mature stage was fixed in phosphate buffer containing 3% glutaraldehyde. Subsequently, 2% osmium tetroxide was used for subsequent fixation. After dehydration, the sample was placed in a low viscosity, formazed mixture of Spurr. Thin sections (40-60 nm thickness) were stained with 2.5% uranyl acetate and 2.5% citric acid lead salt aqueous solution. And observed with an electron microscope (Tecnai G2 Spirit (FEI Co., Hillsboro, OR, USA)).

실시예Example 2: 벼 유래  2: derived from rice OsAGPL4OsAGPL4 유전자의 화분 발달  Pollen development of gene 단계 별By stage 발현 분석 Expression analysis

상기 실시예 1-2와 같이 RT-PCR을 수행한 후, 이에 의해 합성된 DNA를 화분 발달 단계별로 관찰하였다. ADP-glucose pyrophosphorylase Large Subunit 유전자들의 발현을 화분 발달 단계, 즉 전분이 합성되는 발달 단계 후기에만 발현양이 특히 향상하는 것을 확인할 수 있었으며, 이러한 결과는 Genevestigator database의 결과와 일치하는 것임을 확인하였다(도 1). 이는 OsAGPL4가 화분 합성에 중요할 수 있다는 것을 시사하는 것이다.RT-PCR was performed as in Example 1-2, and the synthesized DNA was observed at each stage of pollen development. It was confirmed that the expression of ADP-glucose pyrophosphorylase large subunit genes was particularly enhanced only at the pollen development stage, that is, at the late stage of development in which starch was synthesized, and this result was consistent with the results of the Genevestigator database ). this is OsAGPL4 may be important for pollen synthesis.

실시예Example 3:  3: OsAGPL4OsAGPL4 돌연변이체 제작 Mutant production

실시예 1-3 및 실시예 1-5의 방법을 이용하여 OsAGPL4 돌연변이체 제작 준비를 하였다. 이와 같은 제작 준비 후, 벼의 OsAGPL4에 T-DNA를 삽입하여 야생형 OsAGPL4 유전자의 기능을 상실시킨 1개의 OsAGPL4 돌연변이체를 제작하였으며, 이를 osagpl4-1이라 명명하였다. 또한 CRISPR/Cas를 이용하여 OsAGPL4의 4번째 엑손에 1개 또는 2개의 염기서열이 삽입된 돌연변이체들은 각각 osagpl4 -2 또는 osagpl4-3으로 각각 명명하였다(도 2). 이중 T-DNA 삽입은 구체적으로 Ti 플라스미드 바이너리 벡터(binary vector) pGA2144 (Jeon et al., The Plant Journal (2000) 22(6), 561-570)와 벼 세포(동진벼의 종자에서 유도된 캘러스)를 공배양시켜 T-DNA를 식물체 내로 삽입시켰다. osagpl4 -1은 9번째 엑손에 T-DNA 삽입을 포함한다. OsAGPL4 mutants were prepared using the methods of Examples 1-3 and 1-5. After preparing the preparation, one OsAGPL4 mutant which lost the function of the wild-type OsAGPL4 gene was prepared by inserting T-DNA into OsAGPL4 of rice and named osagpl4-1. Also CRISPR / Cas 1 using the fourth exon of OsAGPL4 or two nucleotide sequences is inserted each mutant were named respectively osagpl4 -2 or osagpl4-3 (Fig. 2). The double T-DNA insertion is specifically performed using a Ti plasmid binary vector pGA2144 (Jeon et al., The Plant Journal (2000) 22 (6), 561-570) and rice cells (callus derived from Dongjin- Were co-cultured and T-DNA was inserted into the plant. osagpl4 -1 includes a T-DNA insertion in the ninth exon.

실시예Example 4:  4: OsAGPL4OsAGPL4 돌연변이체를 포함한 Including Mutants 웅성불임Male sterility 계통 벼(T2)의 제조 Production of rice seedlings (T2)

상기 실시예 3에 의해 제조된 OsAGPL4 돌연변이체(T1)을 자가수분시켜 T2 자손을 생성하였다. 그 결과 야생형(WT):이형접합(heterozygote):동형접합(hemozygote)의 비율이 정상적인 분리비인 1:2:1로 나타나지 않고 1:1:0으로 나타났다. 이는 전형적인 불임 계통의 후대 유전형 분리이므로, OsAGPL4가 불임을 유발하는 기능을 가질 것으로 예측하였다. 표 3은 T2에서 관찰된 비율(%) / 예측된 비율(%) 및 관찰된 식물수 / 예측된 식물 수를 나타내는 것이다.The OsAGPL4 mutant (T1) prepared in Example 3 was self-hydrated to produce T2 progeny. As a result, the ratio of wild type (WT): heterozygote: hemozygote was 1: 1: 0 without normal isolation ratio of 1: 2: 1. Since this is a typical genetic type isolation of the infertile lineage, it is predicted that OsAGPL4 will have a function to induce infertility. Table 3 shows the ratio (%) / predicted ratio (%) observed in T2 and the number of plants observed / the number of plants estimated.

T1T1 T2T2 관찰된 비율(%) / 예측된 비율(%)
관찰된 식물수 / 예측된 식물 수
Observed (%) / predicted (%)
Number of plants observed / number of plants estimated
OsAGPL4OsAGPL4 // osagpl4OSagpl4 -1-One OsAGPL4OsAGPL4 / / OsAGPL4OsAGPL4 OsAGPL4OsAGPL4 // osagpl4OSagpl4 -1-One osagpl4OSagpl4 -1/-One/ osagpl4OSagpl4 -1-One 48.5 / 25
50 / 103
48.5 / 25
50/103
51.5 / 50
53 / 103
51.5 / 50
53/103
0 / 25
0 / 103
0/25
0/103

실시예Example 5:  5: OsAGPL4OsAGPL4 // osagpl4OSagpl4 웅성불임Male sterility 표현형 검증 Phenotype verification

OsAGPL4 / osagpl4 계통의 웅성불임 표현형 검증을 위하여 실시예 1-4에 의해 역교배를 수행한 이후, 후대 종자의 유전형을 확인한 결과, 부본이 OsAGPL4/osagpl4 이고 모본이 OsAGPL4 / OsAGPL4 인 경우에는 후대에 돌연변이 유전형이 나타나지 않았다. 반면, 부본이 OsAGPL4 / OsAGPL4 이고 모본이 OsAGPL4/osagpl4인 경우에만 야생형(WT):이형접합(heterozygote):동형접합(hemozygote)의 비율이 웅성불임 계통의 분리비인 1:1:0의 분리비를 보이는 것을 확인할 수 있었다(표 4). 이에 따라 OsAGPL4 유전자는 웅성불임을 유도하는 기능을 나타냄을 확인하였다. In order to verify the male sterility phenotype of the OsAGPL4 / osagpl4 strain, the genotype of the later seeds was examined after reverse mating according to Example 1-4. As a result, when the ovalbumin was OsAGPL4 / osagpl4 and the sample was OsAGPL4 / OsAGPL4 , Genotype did not appear. On the other hand, the ratio of wild-type (WT): heterozygote: homozygote to that of OsAGPL4 / OsAGPL4 and OsbergPL4 / OsagPL4 is the ratio of 1: 1: 0 (Table 4). Thus, it was confirmed that OsAGPL4 gene induces male sterility.

역교배 대상Reciprocating target 역교배 결과Reverse mating result 부본counterpart 모본Example 관찰된 비율(%) / 예측된 비율(%))
관찰된 식물수 / 예측된 식물 수
Observed (%) / predicted (%))
Number of plants observed / number of plants estimated
OsAGPL4OsAGPL4 // osagpl4OSagpl4 -1-One OsAGPL4OsAGPL4 // OsAGPL4OsAGPL4 OsAGPL4OsAGPL4 // OsAGPL4OsAGPL4 OsAGPL4OsAGPL4 // osagpl4OSagpl4 -1-One 100 / 50
87 / 87
100/50
87/87
0 / 50
0 / 87
0/50
0/87
OsAGPL4OsAGPL4 // OsAGPL4OsAGPL4 OsAGPL4OsAGPL4 // osagpl4OSagpl4 -1-One OsAGPL4OsAGPL4 // OsAGPL4OsAGPL4 OsAGPL4OsAGPL4 // osagpl4OSagpl4 -1-One 48.4 / 50
45 / 93
48.4 / 50
45/93
51.4 / 50
48 / 93
51.4 / 50
48/93

한편, osagpl4 -1 계통은 자가수정으로 동형접합체를 생산하지 못하는 반면, CRISPR/CAS 방법을 이용한 osagpl4 -2 또는 osagpl4 -3 계통은 형질전환 당대에서 동형접합체를 분리할 수 있었다. 이를 이용하여 OsAGPL4 / osagpl4 -1, osagpl4-2/osagpl4-2osagpl4 -3/ osagpl4 -3 계통의 화분의 전분의 양을 요오드 염색한 결과, 야생형(도 3의 (a))은 모든 화분에서 많은 전분이 염색됐지만 OsAGPL4/osagpl4-1(도 3의 (b))계통의 화분은 50%의 화분만이 염색됐다. 또한 osagpl4-2/osagpl4-2(도 3의 (c)), osagpl4 -3/ osagpl4 -3(도 3의 (d))은 모든 화분이 염색되지 않은 것을 확인하였다(도 3). 이를 통하여 OsAGPL4 기능 상실 돌연변이체들은 화분의 전분 부족으로 인해 웅성불임 표현형을 나타냄을 확인하였다. 또한 도 4는 야생형, osagpl4 -2/ osagpl4 -2osagpl4 -3/ osagpl4 -3의 ADP-glucose pyrophosphorylase 활성을 측정한 것이며, 도 5는 야생형, osagpl4 -2/ osagpl4 -2osagpl4-3/osagpl4-3의 성숙한 화분을 수집하여 전분의 함량을 측정함으로써, ADP-glucose pyrophosphorylase 활성을 측정한 것이다. 그 결과 도 4를 통해 osagpl4-2/osagpl4-2 osagpl4 -3/ osagpl4 - 3는 야생형과 비교하여 각각 18.6% 및 23%로 ADP-glucose pyrophosphorylase 활성이 감소함을 확인하였다. 또한 도 5를 통해 osagpl4 -2/ osagpl4 -2osagpl4 -3/ osagpl4 - 3는 야생형과 비교하여 약 65% 가량 전분 함량이 감소하는 것을 확인하였다. On the other hand, osagpl4 -1 strains osagpl4 -2 or osagpl4 -3, while using the system, CRISPR / CAS method is not able to produce a homozygous modifications could be separated from a homozygous transgenic contemporaries. Using this, iodine staining of the amount of starch in the pollen of OsagPL4 / osagpl4 -1 , osagpl4-2 / osagpl4-2 and osagpl4 -3 / osagpl4 -3 showed that the wild type (FIG. 3 (a) Although many starches were stained, only 50% of the pollen of OsAGPL4 / osagpl4-1 (Fig. 3 (b)) was stained. Also osagpl4-2 / osagpl4-2 ((c) in Fig. 3), osagpl4 -3 / -3 osagpl4 ((d) in Fig. 3) was identified that is not all pollen staining (Fig. 3). Through this, OsAGPL4 Mutant mutants were identified as male sterile phenotype due to lack of starch in pollen. In addition, Figure 4 is wild-type, osagpl4 -2 / osagpl4 osagpl4 -2 and -3 / osagpl4 will measurement of the ADP-glucose pyrophosphorylase activity of the -3, 5 is a wild type, osagpl4 -2 / osagpl4 -2 and osagpl4-3 / osagpl4 -3 mature pollen was collected and the content of starch was measured to measure ADP-glucose pyrophosphorylase activity. As a result, even through the 4 osagpl4-2 / osagpl4-2 and osagpl4 -3 / osagpl4 - 3 It was verified that each of ADP-glucose pyrophosphorylase activity was reduced to 18.6% and 23% as compared to the wild type. Also through 5 osagpl4 -2 / osagpl4 -2 and -3 osagpl4 / osagpl4 - 3 was confirmed that the starch content decreases by about 65% as compared to the wild type.

이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.From the above description, it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. In this regard, it should be understood that the above-described embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention should be construed as being included in the scope of the present invention without departing from the scope of the present invention as defined by the appended claims.

<110> University-Industry Cooperation Group of Kyung Hee University <120> Preparation method of male sterility rice using OsAGPL4 gene, composition for inducing male sterility of rice and male sterility rice <130> KPA161099-KR <160> 14 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 6783 <212> DNA <213> Oryza sativa <400> 1 tcccctcccc tctcctactc cgccaccttc gcccttctag aaccttcccg cgtccgccaa 60 tggcgacctg ctcgtgggcc gccaccacgg cggcggcggc gcccccccgc ccgcccgcca 120 ggtgccgctc gcgcgtcgcc gcgctccgcc gcacggccgc cgcctccgcc gccgccgcca 180 gctgcgtcct cgccgaagcg cccaaggggc tcaaggtagg tggctggcta gctccgtgtt 240 cgcgcgtgcg cgcgtgcgtg cgtgttggga ttgcgtgagc tgatctcctg tgcgttgggt 300 gcggattcat tggtttggtt ttgtgttttg gtgtgccaag gtggagcagg cggatgcggt 360 cgagccagcg gcggcggcgg cggcgcggag ggacgtgggg ccggacacgg tggcgtccat 420 catcctcggc ggcggcgccg gcacgcgcct cttccctctc acgcggacca gggccaagcc 480 cgcggtaatc aaatcacatt atcctttctt tacagtgttt acacgcacat ttcgtcatgc 540 atttgataag catttcattg gttgtgtgca atagtgggga tttcggttgc 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1440 tagttagcag gactgtacat gctgtaattc ttcacagttt tagaagttta ctttttgtca 1500 cgctaatcat caatattact tgtgaatatc ataatattgt attgcaaatt aacaagtaga 1560 caatacacgt ggatttccat atttaattga tgggtcagat gatgacatac acctctcata 1620 tttttttaaa atttgtgtca tctacttgca gtcgagcttc tgattttgga ttgatgaaga 1680 ctgacaagaa tggacgcatt actgattttc tcgaaaagcc caaggatgaa agcttgaaat 1740 caatggtata tgcctcttca ctgaatcaaa gacaaatgaa tactaaaaat tatttgttta 1800 cacatgttta aactgaattg ttacctgaaa aaggtgtaaa atgaatgcat tccatcacct 1860 ttaattgcat atgttaaatc atccacggtt ttattcacaa ggcttttgtt ttgcttttgt 1920 gaatgttatc tagattattg gagatttgtt ctttatttct ttatcattag ctcaatttcc 1980 ttgatttatt ggctctaacg aataagtttt taaataatct aagatattta ttaatgcagc 2040 aactagatat gggaactttt ggtttgcgcc cagaagttgc agatacatgc aaatacatgg 2100 cttcaatggg aatatatgta ttcaggactg atatcttgtt aagacttcta aggtaaatgc 2160 taatgattaa gactaaggta aattctaatg ataatatctc atgagcaatg ctttccttaa 2220 tcttggaaac taggtttgca tgataaataa atgttccagt tgcattgtag ttttatcttc 2280 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attggtgtcc gttcaagatt agaaccgggg gtgcagctga aggtgaattg ttgaatactc 3180 ataattcaat gtacttgaca gttatttgga actcataagt ttgccattca aataattgag 3240 gcagagatgg atgaaagcat accaatacag aatcttagga actaagcctg cacgaacaat 3300 cttcggaaat tgtatttaaa gagaaaatac tgtttcccaa atcccaatgc tagataaacc 3360 agagataaat tagtcttttt tctaatattt tggccatttg gatacaatcc atttatttta 3420 gcttctatta tcattaacat tattagaacc acaggaaaca ggttgcaagt tccatttatt 3480 ttcccttgat cacagtgttc tctttttttc ttcaatacct gcatttactg cagtctcgcc 3540 atgtcctatt gatgccatgc gagttttttc ccctagtttt gttggcattt atgcccttaa 3600 ccatgaaaga tttgcacata gtttttaaac cacagaaagt acatttagtc ataccaactt 3660 atgctgaagc aatcactaag taccctacat gttggtaatg gtctaatgga tttttttttt 3720 catttttatt gaacaatgga tgtttaatta tttcaatatc gttaacaaaa agaaaatcaa 3780 ctgggtatag gacaccatga tgatgggggc agattactat cagactgaag ctgagagatt 3840 ttctgaattg tctgatggaa aagtaccagt tggcgttgga gaaaacacca taataaggtc 3900 agtatgagca atgatgcata tatgtatttg gtaacttgcc tgttatgtaa tgctaagttt 3960 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ccttgtacag cgcgccgaag atggcgtcga agaggccctt ctcctccgtc gccgccgccg 6540 ccgtgacgct cttcgtcgcc gacggccgcg ccacgcgtgc ggacggcggc ggcggcgccg 6600 ccgcccgacg gtggctcagg cgtctcccgg cggccaccgc cggcgccacc gtggtgccga 6660 aaccaaccga cgccatcgct agcttttgtg tgcctacgtg atgtgtgtgc gcctgtgaag 6720 cgtgggcgtg tgcacggtca cttctttttt ttgtggtgcg ttttgagctc tcgtgggtct 6780 tga 6783 <210> 2 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsAGPL1 Forward primer <400> 2 ttccttttct tgatctctct tcta 24 <210> 3 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsAGPL1 Reverse primer <400> 3 ctcctgacaa gattaaaatg tgtt 24 <210> 4 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsAGPL2 Forward primer <400> 4 agaggttgat ggaaagattg aata 24 <210> 5 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsAGPL2 Reverse primer <400> 5 ctgatctcca cacaagatta caac 24 <210> 6 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsAGPL3 Forward primer <400> 6 gctaataaac caatgtacac atca 24 <210> 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Kyung Hee University <120> Preparation method of male sterility rice using OsAGPL4 gene,          composition for inducing male sterility of rice and male          sterility rice <130> KPA161099-KR <160> 14 <170> KoPatentin 3.0 <210> 1 <211> 6783 <212> DNA <213> Oryza sativa <400> 1 tcccctcccc tctcctactc cgccaccttc gcccttctag aaccttcccg cgtccgccaa 60 tggcgacctg ctcgtgggcc gccaccacgg cggcggcggc gcccccccgc ccgcccgcca 120 ggtgccgctc gcgcgtcgcc gcgctccgcc gcacggccgc cgcctccgcc gccgccgcca 180 gctgcgtcct cgccgaagcg cccaaggggc tcaaggtagg tggctggcta gctccgtgtt 240 cgcgcgtgcg cgcgtgcgtg cgtgttggga ttgcgtgagc tgatctcctg tgcgttgggt 300 gcggattcat tggtttggtt ttgtgttttg gtgtgccaag gtggagcagg cggatgcggt 360 cgagccagcg gcggcggcgg cggcgcggag ggacgtgggg ccggacacgg tggcgtccat 420 catcctcggc ggcggcgccg gcacgcgcct cttccctctc acgcggacca gggccaagcc 480 cgcggtaatc aaatcacatt atcctttctt tacagtgttt acacgcacat ttcgtcatgc 540 atttgataag catttcattg gttgtgtgca atagtgggga tttcggttgc tattgacacc 600 attgactatt ggttgattga atcgtgagat gcttacatca ttagtgattg agctgtatgt 660 tcttggtacg tcaggtgcct gttgggggat gttacaggct gatcgatatc ccgatgagca 720 actgcataaa cagcaagatc aacaagatct acgttctcac ccagttcaac tcccagtctc 780 tcaaccgtca catcgcgcgc acttataaca ttggcgaggg ggttggattt ggtgatggct 840 ttgtggaggt aagattagtg tttgttatga ggtgaaatcg agtggaaaca tgcagctgtg 900 gcaatgggtc ggtgatctct aattgataat gttctacggt ggtttgtttt gattgttggg 960 taggtgctgg cagctaccca gacaacaggg gaatcaggaa agcgatggtt ccagggaaca 1020 gccgatgctg tcaggcagtt cctgtggcta tttgaggttt gtctagtgtc atctcatgat 1080 attgtactct tatcacggga tgttatcgct ttcccagttt taacttgcct gattttttta 1140 caaggatgca aggctcaaac gcatagagaa catactaatt ctatctggtg atcatctgta 1200 taggatggat tatatggact ttgtccaggt gaacttcatg ttgatattct agagcaaaga 1260 ttatttttgc actttatttg agtattgtaa aaaaaaaaaa tctaaatgat gagttgtttt 1320 gcagaagcat gttgacaaag gtgctgatat ttcagtcgct tgtgttcctg tggatgagag 1380 gttattcata attgccctat ctgaatcgtt ttcttttttt taatctgtct ttattctagc 1440 tagttagcag gactgtacat gctgtaattc ttcacagttt tagaagttta ctttttgtca 1500 cgctaatcat caatattact tgtgaatatc ataatattgt attgcaaatt aacaagtaga 1560 caatacacgt ggatttccat atttaattga tgggtcagat gatgacatac acctctcata 1620 tttttttaaa atttgtgtca tctacttgca gtcgagcttc tgattttgga ttgatgaaga 1680 ctgacaagaa tggacgcatt actgattttc tcgaaaagcc caaggatgaa agcttgaaat 1740 caatggtata tgcctcttca ctgaatcaaa gacaaatgaa tactaaaaat tatttgttta 1800 cacatgttta aactgaattg ttacctgaaa aaggtgtaaa atgaatgcat tccatcacct 1860 ttaattgcat atgttaaatc atccacggtt ttattcacaa ggcttttgtt ttgcttttgt 1920 gaatgttatc tagattattg gagatttgtt ctttatttct ttatcattag ctcaatttcc 1980 ttgatttatt ggctctaacg aataagtttt taaataatct aagatattta ttaatgcagc 2040 aactagatat gggaactttt ggtttgcgcc cagaagttgc agatacatgc aaatacatgg 2100 cttcaatggg aatatatgta ttcaggactg atatcttgtt aagacttcta aggtaaatgc 2160 taatgattaa gactaaggta aattctaatg ataatatctc atgagcaatg ctttccttaa 2220 tcttggaaac taggtttgca tgataaataa atgttccagt tgcattgtag ttttatcttc 2280 tatatcaagc atttggtttc tgtaacttta ttttctgatg catggcaaag tcaaatgtgc 2340 aaaaataaca aatggtttgt tatatatgat aagacatact gttggtttta tttgctgaga 2400 tagcattcct gggattgtct gcactccttg gttcttattt ttcttgccag tttgaggtat 2460 gctgatactc tttctctttg ttctgtatct tttagaggac attatcctac agcgaatgat 2520 tttgggtcag aagttatccc aatggctgca aaagactaca atgtgcaggt atttacaact 2580 tcataatcct tcaaactgta tgtacgcaag aaattccatt gtcataaatc aaccgttaga 2640 aattcttcaa atcccaaaat gagcatgtga tcttactttt cacaaaaccc tgaatatgaa 2700 tgcaatattc cttgttctgt ggtgacaggc ctatctattt gatggttact gggaagatat 2760 tgggacaata aagtcattct ttgaggcaaa tcttgctctc acagatcagg tttacttttt 2820 tagttaacat catctccatc tatatcttta tgtgcgtgga caatttatct aaattcagtt 2880 atcttctttg tagtcgccaa acttctattt ttatgatcct gtgaagccca tattcacatc 2940 tcctagattt ttacctccaa cgaaagtaga aaactgcaag gtcagattct cttagagatg 3000 gtttctttgg ttataccttc agtagcagct ttttttgatc taaccattta cgtgcaggtt 3060 ctgaactcta tagtttccca tgggtgcttt ctaacagaat gtagtgttga tcgctctgtt 3120 attggtgtcc gttcaagatt 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atcgacaaga atgctcgaat tggaaagaat gtaatgatta 4020 tgaactcaca ggtatgaccc ccatgcataa gactatttct tagtatcatt gtctaggaga 4080 gccttctgga ttcttctttg caatgatctt tataacattt gcaagctcat ttccacaacc 4140 gtttagtgaa gataagatga ctccattaaa ttcattcact tcattgagca tgttggtttt 4200 atggaattcg aaatttgtaa caagtatgta tcgcaggagc aaggaaaaaa tgcacttttt 4260 ggaaaggtag caaagtatgt attagtgtta atgtctactt agagaaaaaa aaagcctcat 4320 atctaaaatgg tgggaggaaa attcattcaa tctactaaag cgctctttca 4380 acctatttgg ccttcattgc acatagttca tcgtagcagc ttttgcaact tgcttgtcta 4440 tgctattaaa tatatatgca gtttttcttt agtcattaag tttacagttc aaatgctgag 4500 acctaagagt tttcccttgc ttgtgtgaat gcagaatgtg caagaagcag agagaccatt 4560 agagggtttc tacattcgtt ctgggataac ggtagtgctt aaaaatgcgg tgattccaga 4620 tggtacagtt atctagagaa tcaccaaagg aaatatttgc aggtgagttt ctccaaatgc 4680 tttattcaat taggattata aaaatatcag ttcgattgga caaaagcgca ccattctgaa 4740 gtttggtaga caagaaatgc tcctcgtaaa tgttggtatc aataaacaag aatatatacg 4800 cacacaataa acaaaaaaaa attccaaagc 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Artificial Sequence <220> <223> OsAGPL3 Reverse primer <400> 7 gatgactaat ccatctgcaa ttat 24 <210> 8 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsAGPL4 Forward primer <400> 8 gatatgggaa cttttggttt g 21 <210> 9 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsAGPL4 Reverse primer <400> 9 tgcagttttc tactttcgtt g 21 <210> 10 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsUBQ5 Forward primer <400> 10 gactacaaca tccagaagga gtc 23 <210> 11 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsUBQ5 Reverse primer <400> 11 tcatctaata accagttcga tttc 24 <210> 12 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> LF1 <400> 12 tgcatatgtt aaatcatcca cggttttat 29 <210> 13 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> LR1 <400> 13 accaataaca gagcgatcaa cactacatt 29 <210> 14 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> G1 <400> 14 atccagactg aatgcccaca 20

Claims (18)

벼에서 서열번호 1의 염기서열을 포함하는 OsAGPL4 유전자의 발현을 억제하는 단계를 포함하는, 웅성불임 벼의 제조방법.
1. A method for producing male sterile rice comprising the step of suppressing the expression of the OsAGPL4 gene comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 in rice.
제1항에 있어서,
상기 단계는 OsAGPL4 유전자의 일부 염기를 치환 또는 결실하여 이루어지는 것인, 웅성불임 벼의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein said step is carried out by replacing or eliminating some bases of the OsAGPL4 gene.
제1항에 있어서,
상기 단계는 T-DNA 삽입에 의해 이루어지는 것인, 웅성불임 벼의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein said step is performed by T-DNA insertion.
제1항에 있어서,
상기 방법은 모본인 OsAGPL4 유전자의 발현이 억제된 벼, 및 부본인 웅성 가임의 벼와 교배시키는 단계를 추가로 포함하는, 웅성불임 벼의 제조방법.
The method according to claim 1,
The method includes OsAGPL4 A step of crossing the rice with the suppressed expression of the gene and with the rice of the parent male germ.
서열번호 1의 염기서열을 포함하는 OsAGPL4 유전자의 발현이 억제된 모본인 벼(T1), 및 부본인 웅성 가임의 벼(T1)와 교배시키는 단계를 포함하는, 웅성불임 계통 벼(T2)의 제조방법.
(T2), comprising the step of crossing the expression of the OsAGPL4 gene comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 with a parent rice strain (T1), and the parent male parentage rice (T1) Way.
서열번호 1의 염기서열을 포함하는 OsAGPL4 유전자의 발현을 억제하는 제제를 포함하는, 벼의 웅성불임 유도용 조성물.
1. A composition for inducing male sterility in rice comprising an agent for inhibiting the expression of OsAGPL4 gene comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.
제6항에 있어서,
상기 제제는 OsAGPL4 유전자의 mRNA에 특이적으로 결합하는 siRNA, shRNA, miRNA, 및 안티센스 올리고뉴클레오티드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 벼의 웅성불임 유도용 조성물.
The method according to claim 6,
Wherein the agent is selected from the group consisting of siRNA, shRNA, miRNA, and antisense oligonucleotides that specifically bind to the mRNA of the OsAGPL4 gene.
서열번호 1의 염기서열을 포함하는 OsAGPL4 유전자의 발현이 억제된, 웅성불임 벼.
A male sterile rice wherein the expression of the OsAGPL4 gene containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 is inhibited.
제8항에 있어서,
상기 벼의 웅성불임은 가역적인 것인, 웅성불임 벼.
9. The method of claim 8,
The male sterility of the rice is reversible, male sterile rice.
서열번호 1의 염기서열을 포함하는 OsAGPL4 유전자 발현여부를 판단하는 단계를 포함하는, 벼의 웅성불임성을 확인하는 방법.
And determining whether expression of the OsAGPL4 gene comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 is present.
서열번호 1의 염기서열을 포함하는 OsAGPL4 유전자의 mRNA 또는 단백질 수준을 측정하는 제제를 포함하는, 벼의 웅성 불임성 확인용 조성물.
A composition for identifying the male sterility of rice, comprising an agent for measuring mRNA or protein level of OsAGPL4 gene comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.
제11항에 있어서,
상기 제제는 OsAGPL4 유전자에 특이적으로 결합할 수 있는 프라이머 또는 프로브인 것인, 조성물.
12. The method of claim 11,
The formulation is OsAGPL4 Is a primer or a probe capable of specifically binding to a gene.
제11항에 있어서,
상기 제제는 상기 OsAGPL4 단백질에 특이적으로 결합하는 항체 또는 앱타머인 것인, 조성물.
12. The method of claim 11,
Wherein the agent is an antibody or an aptamer that specifically binds to the OsAGPL4 protein.
서열번호 1의 염기서열을 포함하는 OsAGPL4 유전자의 발현이 억제된 웅성불임 계통 벼에서, OsAGPL4 유전자를 과발현시키는 단계를 포함하는, 벼의 임성 회복 방법.
A method for regenerating the rice fungus , comprising overexpressing the OsAGPL4 gene in a male sterile rice plant in which the expression of the OsAGPL4 gene comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 is inhibited.
제14항에 있어서,
상기 단계는 서열번호 1의 염기서열로 표시되는 폴리뉴클레오티드로 이루어진 OsAGPL4 유전자를 포함하는 벡터를 벼에 형질전환시켜 이루어지는 것인, 벼의 임성 회복 방법.
15. The method of claim 14,
Wherein said step is carried out by transforming a vector comprising OsAGPL4 gene consisting of a polynucleotide represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 into rice.
서열번호 1의 염기서열로 표시되는 폴리뉴클레오티드로 이루어진 OsAGPL4 유전자를 포함하는, 벼의 임성 회복용 조성물.
1. A composition for restoring the fertility of rice comprising OsAGPL4 gene consisting of a polynucleotide represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.
후보물질을 처리한 벼에서 서열번호 1의 염기서열을 포함하는 OsAGPL4 유전자의 발현량을 측정하는 단계를 포함하는, 벼의 웅성불임 유도제의 스크리닝 방법.
And measuring the expression level of the OsAGPL4 gene comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 in the rice treated with the candidate substance.
제17항에 있어서,
상기 방법은 상기 측정된 발현량이, 후보물질을 처리하지 않은 벼의 발현량에 비하여 억제할 경우, 벼의 웅성불임 유도제로 판단하는 단계를 추가로 포함하는, 벼의 웅성불임 유도제의 스크리닝 방법.
18. The method of claim 17,
Wherein the method further comprises the step of determining that the measured expression level is a male sterility inducer of rice when the measured amount of expression is inhibited as compared with the expression level of rice not treated with the candidate substance.
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