KR101973551B1 - Method for producing transgenic plant with increased environmental stress resistance using BrRH22 gene from Brassica rapa and plant thereof - Google Patents

Method for producing transgenic plant with increased environmental stress resistance using BrRH22 gene from Brassica rapa and plant thereof Download PDF

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강훈승
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Abstract

The present invention relates to a method for producing a transgenic plant having increased resistance to environmental stress using a BrRH22 gene derived from Brassica rapa and a plant produced thereby. More specifically, a transgenic plant overexpressing the BrRH22 gene derived from Brassica rapa according to the present invention exhibits salt and drought stress tolerance. Therefore, the BrRH22 gene is expected to be useful for the development of the transgenic plant resistant to environmental stress, and as the plant resistant to environmental stress can be obtained by using the same, it is expected that the present invention can greatly contribute to an increase in yield of profit crops and the like.

Description

배추 유래 BrRH22 유전자를 이용한 환경 스트레스 내성이 증가된 형질전환 식물체의 제조방법 및 그에 따른 식물체{Method for producing transgenic plant with increased environmental stress resistance using BrRH22 gene from Brassica rapa and plant thereof}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a method for producing transgenic plants having increased resistance to environmental stress using BrRH22 gene derived from Chinese cabbage, and a method for producing transgenic plants using BrRH22 gene from Brassica rapa and plant thereof,

본 발명은 배추 유래 BrRH22 유전자를 이용한 환경 스트레스 내성이 증가된 형질전환 식물체의 제조방법 및 그에 따른 식물체에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a transgenic plant having increased resistance to environmental stress using a BrRH22 gene derived from Chinese cabbage and a plant.

식물은 저온, 고온, 가뭄, 고염분 등의 다양한 환경 스트레스에 노출되어 작물 생산량이 크게 줄게 된다. 엽록체에서 일어나는 광합성은 정상 또는 스트레스 조건하에서 식물생장 및 생존에 중요한 세포반응이다. 특히, 광합성은 스트레스 센서로 작용하며, 따라서 엽록체 내의 광합성에 영향을 미치는 유전자들의 발현은 스트레스 조건하에서 식물의 생장과 생존을 위해 잘 조절되어야 한다. 엽록체 내의 유전자 발현은 주로 RNA 프로세싱(processing), 인트론 스플라이싱(intron splicing), RNA 편집(editing), RNA 붕괴(degradation) 및 번역단계와 같은 전사 후 단계에서 조절된다. 엽록체 게놈에는 150개 정도의 유전자가 존재하지만, 3000개 이상의 핵에서 암호화된 단백질이 엽록체로 이동하여 엽록체 내의 유전자 발현 조절에 관여한다. 따라서, 핵과 엽록체 간의 소통은 두 세포 내 소기관 사이의 유전자 조절에 중요하다.Plants are exposed to a variety of environmental stresses such as low temperature, high temperature, drought, and high salinity, which greatly reduces crop production. Photosynthetic activity in chloroplasts is an important cellular response to plant growth and survival under normal or stress conditions. In particular, photosynthesis acts as a stress sensor, and thus the expression of genes that affect photosynthesis in chloroplasts must be well controlled for plant growth and survival under stress conditions. Gene expression in chloroplasts is regulated primarily at post-transcriptional stages such as RNA processing, intron splicing, RNA editing, RNA degradation and translation. There are about 150 genes in the chloroplast genome, but proteins encoded in more than 3,000 nuclei are transferred to the chloroplast and are involved in the regulation of gene expression in the chloroplast. Thus, the interaction between nuclei and chloroplasts is important for gene regulation between two intracellular organelles.

RH(RNA helicase)는 인트론 스플라이싱(intron splicing), mRNA 수송 및 붕괴와 같은 전사 후 RNA 대사 및 RNA 구조 형성에 관여하여 전사 후 유전자 발현을 조절하는 RNA-결합 단백질의 일종이다. DEAD-box RH(RNA helicase) 패밀리는 6개의 RH 수퍼 패밀리 Ⅱ(SFⅡ) 중에 가장 많으며 연구가 잘 되어있다. RH (RNA helicase) is a type of RNA-binding protein that regulates post-transcriptional gene expression by participating in post-transcriptional RNA metabolism and RNA structure formation such as intron splicing, mRNA transport and collapse. The DEAD-box RH (RNA helicase) family is the largest of the six RH Superfamily II (SF II) and is well studied.

핵 또는 세포질에 존재하는 DEAD-box RH의 기능을 증명한 보고는 많으나 엽록체 또는 미토콘드리아와 같은 세포기관에 존재하는 DEAD-box RH의 기능에 관한 보고는 현재까지 극히 제한적이다. 엽록체에 존재하는 RH3HVD1 유전자는 염분과 가뭄 스트레스에 반응하며, 엽록체 또는 미토콘드리아로 이동되는 DEAD-box RH인 RH3, PLT1ABO6 유전자는 ABA 또는 옥신 신호전달 조절에 중요한 역할을 한다고 보고되었다. 이러한 일련의 연구결과들은 애기장대와 같은 쌍자엽 식물에서 다양한 환경적 요인에 대한 식물의 반응에 있어서 RH가 중요한 역할을 한다는 것을 명백히 보여준다. 특히, 엽록체는 식물의 생육에 직결되는 광합성이 일어나는 중요한 세포 소기관으로서, 엽록체 내의 RNA 대사에 관련된 DEAD-box RH의 기능 연구는 중요하다. There are many reports demonstrating the function of DEAD-box RH present in the nucleus or cytoplasm, but reports on the function of DEAD-box RH present in cytoplasm, such as chloroplasts or mitochondria, are extremely limited to date. The RH3 and HVD1 genes present in the chloroplasts respond to salt and drought stresses, and the RH3 , PLT1 and ABO6 genes, which are DEAD-box RHs that are transferred to chloroplasts or mitochondria, have been reported to play an important role in the regulation of ABA or auxin signaling. These series of studies clearly show that RH plays an important role in plant response to diverse environmental factors in dicotyledonous plants such as Arabidopsis. In particular, chloroplasts are important cell organelles that cause photosynthesis directly linked to the growth of plants. It is important to study the function of DEAD-box RH related to RNA metabolism in chloroplasts.

한편, 한국등록특허 제1052565호는 신규 RNA 헬리카제 LT28 유전자 및 그 용도를 개시하고 있으며, 한국공개특허 제2014-0050218호는 배추 유래의 BrRZFP1 유전자를 이용한 환경 스트레스 내성이 증진된 형질전환 식물체의 제조방법 및 그에 따른 식물체를 개시하고 있다. 하지만, 본 발명의 배추 유래 BrRH22 유전자를 이용한 환경 스트레스 내성이 증가된 형질전환 식물체의 제조방법 및 그에 따른 식물체에 대해 아직까지 개시된 바가 없다.On the other hand, Korean Patent No. 1052565 discloses a novel RNA helicase LT28 gene and its use, and Korean Laid-Open Patent Application No. 2014-0050218 discloses a method for producing a transgenic plant having enhanced environmental stress tolerance using a BrRZFP1 gene derived from Chinese cabbage Methods and plants therefor. However, the methods for producing transgenic plants with increased resistance to environmental stress using the BrRH22 gene derived from Chinese cabbage of the present invention and the plants therefor have not yet been disclosed.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명에서는 DEAD-box RH(RNA helicase)에 속하는 배추 유래의 BrRH22 유전자를 과발현시킨 형질전환 식물체가 염 및 가뭄 스트레스 조건에서 내성을 나타내는 것을 확인하였고, 이를 통하여 BrRH22 유전자가 상기와 같은 환경 스트레스 내성을 조절하는 기능이 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.The present invention has been made in view of the above-mentioned needs, and it has been confirmed that the transgenic plants overexpressing the BrRH22 gene derived from Chinese cabbage belonging to the DEAD-box RH (RNA helicase) exhibit resistance under salt and drought stress conditions , Confirming that the BrRH22 gene has a function of regulating the environmental stress tolerance as described above, thereby completing the present invention.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 배추 유래의 BrRH22(Brassica rapa RNA helicase 22) 단백질을 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 식물세포를 형질전환시켜 BrRH22 유전자의 발현을 조절하는 단계를 포함하는 식물체의 환경 스트레스 내성을 조절하는 방법을 제공한다.In order to solve the above-described problems, the present invention provides a method for regulating expression of a BrRH22 gene by transforming a plant cell with a recombinant vector comprising a gene encoding Brassica rapa RNA helicase 22 (BrRC22) derived from Chinese cabbage Lt; RTI ID = 0.0 > environmental stress tolerance. ≪ / RTI >

또한, 본 발명은 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진, 배추 유래의 BrRH22(Brassica rapa RNA helicase 22) 단백질을 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 식물세포를 형질전환하는 단계; 및The present invention also provides a method for producing a recombinant vector comprising the steps of: transforming a plant cell with a recombinant vector comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and comprising a gene encoding Brassica rapa RNA helicase 22 protein derived from Chinese cabbage; And

상기 형질전환된 식물세포로부터 식물을 재분화하는 단계를 포함하는 환경 스트레스 내성이 조절된 형질전환 식물체의 제조 방법을 제공한다.And regenerating the plant from the transformed plant cell. The present invention also provides a method for producing a transgenic plant having regulated environmental stress tolerance.

또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 스트레스 내성이 조절된 형질전환 식물체 및 이의 형질전환된 종자를 제공한다.In addition, the present invention provides a transgenic plant having the stress tolerance regulated by the above method and a transformed seed thereof.

또한, 본 발명은 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진, 배추 유래의 BrRH22(Brassica rapa RNA helicase 22) 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 함유하는 식물체의 환경 스트레스 내성 조절용 조성물을 제공한다. The present invention also provides a composition for controlling the environmental stress tolerance of a plant comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, as an active ingredient, a gene coding for a Brassica rapa RNA helicase 22 protein derived from Chinese cabbage.

본 발명에 따른 배추 유래의 BrRH22 유전자를 과발현시킨 형질전환 식물체는 염 및 가뭄 스트레스 내성을 보이는 것을 확인하였다. 따라서 환경 스트레스에 대해 저항성이 강한 형질전환 식물체의 개발을 위해 BrRH22 유전자는 유용할 것으로 기대되며, 이를 이용하여 환경 스트레스에 대해 저항성이 강한 식물체를 얻을 수 있으므로, 경제 작물 등의 수확량 증대 등에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.The transgenic plants overexpressing BrRH22 gene from Chinese cabbage according to the present invention were found to be resistant to salt and drought stress. Therefore, the BrRH22 gene is expected to be useful for the development of a transgenic plant resistant to environmental stress, and it is possible to obtain a plant resistant to environmental stress by using the BrRH22 gene, which can contribute to increase in yield of economic crops It is expected to be.

도 1은 본 발명의 일 구현 예에 따른 배추 유래 BrRH22 단백질의 도메인 구조(A) 및 세포 내 존재위치(B)를 확인한 결과이다. 적색 신호는 엽록체의 자동형광을 의미하며, 스캐일 바(Scale bar)는 1㎛이다.
도 2는 본 발명의 일 구현 예에 따른 염(A) 및 가뭄 스트레스(B) 조건에서 BrRH22 과발현 애기장대 식물체의 종자 발아율을 측정한 결과이다. WT는 야생형 애기장대 식물체이며 OX1, OX2 및 OX3은 과발현 애기장대 식물체를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 구현 예에 따른 염 스트레스 조건에서 BrRH22 과발현 애기장대 식물체의 유묘 생육을 촬영한 사진(A)과 생중량(fresh weight) 및 뿌리길이(root lenght)를 측정한 그래프(B)이다. A에서 스캐일 바(Scale bar)는 1cm이며, B에서 *는 염 스트레스 조건에서 야생형(WT)에 비해 BrRH22 과발현 애기장대 식물체(OX1, OX2 및 OX3)의 생중량 및 뿌리길이 증가가 통계적으로 유의하다는 것을 의미한다.
도 4는 본 발명의 일 구현 예에 따른 가뭄 스트레스 조건에서 BrRH22 과발현 애기장대 식물체의 유묘 생육을 촬영한 사진(A)과 생중량(fresh weight) 및 뿌리길이를 측정한 그래프(B)이다. A에서 스캐일 바(Scale bar)는 1cm이며, B에서 *는 가뭄 스트레스 조건에서 야생형(WT)에 비해 BrRH22 과발현 애기장대 식물체(OX1, OX2 및 OX3)의 생중량 및 뿌리길이 증가가 통계적으로 유의하다는 것을 의미하며, p값이 0.05 미만인 것을 의미한다.
도 5는 본 발명의 일 구현 예에 따른 염 스트레스로부터 회복시킨 BrRH22 과발현 애기장대 식물체의 생존율을 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 구현 예에 따른 가뭄 스트레스로부터 회복시킨 BrRH22 과발현 애기장대 식물체의 생존율을 나타낸 사진이다.
FIG. 1 shows the result of confirming the domain structure (A) and the intracellular location (B) of Brassica napus BrRH22 protein according to an embodiment of the present invention. The red signal means the automatic fluorescence of the chloroplast, and the scale bar is 1 탆.
FIG. 2 shows the results of measurement of seed germination rate of BrRH22 overexpressing Arabidopsis plants under salt (A) and drought stress (B) conditions according to an embodiment of the present invention. WT is a wild-type Arabidopsis plant and OX1, OX2 and OX3 represent overexpressing Arabidopsis plants.
FIG. 3 is a photograph (A) showing seedling growth of BrømmH22 overexpressing Arabidopsis plants under salt stress conditions according to an embodiment of the present invention and a graph (B) showing fresh weight and root length )to be. A, the scale bar is 1 cm and B * indicates that the increase in root weight and root length of BrJH22 overexpressing Arabidopsis plants (OX1, OX2 and OX3) is statistically significant compared to the wild type (WT) under salt stress conditions .
FIG. 4 is a photograph (A) showing seedling growth of BrømmH22 overexpressed Arabidopsis plant and a graph (B) showing fresh weight and root length under drought stress conditions according to an embodiment of the present invention. A, the scale bar is 1 cm and B * indicates that the increase in root weight and root length of BrRH22 overexpressing Arabidopsis plants (OX1, OX2 and OX3) is statistically significant compared to wild type (WT) under drought stress conditions Means that the p value is less than 0.05.
5 is a photograph showing the survival rate of BrRH22 overexpressed Arabidopsis plants recovered from salt stress according to one embodiment of the present invention.
6 is a photograph showing the survival rate of BrRH22 overexpressed Arabidopsis plants recovered from drought stress according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 배추 유래의 BrRH22(Brassica rapa RNA helicase 22) 단백질을 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 식물세포를 형질전환시켜 BrRH22 유전자의 발현을 조절하는 단계를 포함하는 식물체의 환경 스트레스 내성을 조절하는 방법을 제공한다.In order to accomplish the object of the present invention, the present invention includes a step of transforming a plant cell with a recombinant vector comprising a gene encoding Brassica rapa RNA helicase 22 protein derived from Chinese cabbage to regulate the expression of the BrRH22 gene The present invention provides a method for controlling the environmental stress tolerance of a plant.

본 발명에 따른 BrRH22 단백질은 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어질 수 있으며, BrRH22 유전자는 서열번호 1의 염기 서열로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The BrRH22 protein according to the present invention may comprise the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, and the BrRH22 gene may comprise the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, but is not limited thereto.

본 발명의 BrRH22 단백질은 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열을 갖는 단백질 및 상기 단백질의 기능적 동등물을 포함한다. "기능적 동등물"이란 아미노산의 부가, 치환 또는 결실의 결과, 상기 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열과 적어도 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상, 더 더욱 바람직하게는 95% 이상의 서열 상동성을 갖는 것으로, 서열번호 2로 표시되는 단백질과 실질적으로 동질의 생리활성을 나타내는 단백질을 말한다. "실질적으로 동질의 생리활성"이란 식물체의 환경 스트레스 내성을 조절하는 활성을 의미한다.The BrRH22 protein of the present invention comprises a protein having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 and a functional equivalent of the protein. Is at least 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 90% or more, more preferably 90% or more, Quot; refers to a protein having a homology of at least 95% with a physiological activity substantially equivalent to that of the protein represented by SEQ ID NO: 2. &Quot; Substantially homogenous bioactivity " means an activity that regulates environmental stress tolerance of a plant.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 식물체의 환경 스트레스 내성을 조절할 수 있는 방법으로, 서열번호 1의 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 식물세포를 형질전환시켜 BrRH22 유전자를 과발현시켜 식물체의 환경 스트레스 내성을 증가시킬 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In a method according to an embodiment of the present invention, a plant cell is transformed with a recombinant vector comprising the gene of SEQ ID NO: 1 by overexpression of the BrRH22 gene, so as to control the environmental stress tolerance of the plant, , But is not limited thereto.

상기 "유전자 과발현"이란 야생형 식물에서 발현되는 수준 이상으로 상기 유전자가 발현되도록 하는 것을 의미한다. 식물체 내로 상기 유전자를 도입하는 방법으로는 프로모터의 조절을 받는 상기 유전자가 포함된 발현 벡터를 이용하여 식물체를 형질전환하는 방법이 있다.By "gene overexpression" is meant that the gene is expressed at a level that is expressed in a wild-type plant. As a method of introducing the gene into a plant, there is a method of transforming a plant using an expression vector containing the gene under the control of a promoter.

본 발명에서 "환경 스트레스"란 식물체의 성장 또는 생산성을 저하시키는 외부적인 요인을 말하며 크게 생물학적 스트레스(biotic stress)와 비생물학적 스트레스(abiotic stress)로 대별된다. 생물학적 스트레스로는 대표적으로 병원균을 들 수 있으며 비생물학적 스트레스로는 고농도의 염, 가뭄(건조), 저온, 고온 및 산화 스트레스 등이 포함된다. "환경 스트레스 내성"이란 상기와 같은 환경 스트레스에 의한 식물체의 성장 저하 또는 생산성의 저하가 억제되거나 지연되는 형질을 말한다.In the present invention, " environmental stress " refers to an external factor that lowers the growth or productivity of a plant, and is roughly divided into biotic stress and abiotic stress. Biological stresses are typically pathogens. Abiotic stresses include high salt, drought (dry), low temperature, high temperature and oxidative stress. The term " environmental stress tolerance " refers to a trait that suppresses or delays plant growth or productivity deterioration due to environmental stress.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 상기 환경 스트레스는 염 또는 가뭄 스트레스일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the method according to an embodiment of the present invention, the environmental stress may be salt or drought stress, but is not limited thereto.

본 발명에서 "염 내성"이란 50mM 내지 300mM의 NaCl, 보다 바람직하게는 75mM 내지 150mM의 NaCl에서 염 스트레스를 받은 식물이 정상 조건에서와 같은 생리적 활성(예를 들어, 발아 또는 묘목 성장)을 나타내는 것을 의미한다.As used herein, the term " salt tolerance " means that plants that have undergone salt stress at 50 mM to 300 mM NaCl, more preferably 75 mM to 150 mM NaCl, exhibit physiological activity (such as germination or seedling growth) it means.

본 발명에서 "가뭄 내성"이란 100mM 내지 450mM의 만니톨(mannitol), 바람직하게는 100mM 내지 300mM의 만니톨에서 가뭄 스트레스를 받은 식물이 정상 식물에 비하여 높은 생존율을 나타내거나 가뭄에 의한 세포의 손상이 방지 또는 개선되는 활성을 나타내는 것을 의미한다.The term " drought tolerance " in the present invention means a plant having drought stress in 100 to 450 mM of mannitol, preferably 100 mM to 300 mM of mannitol, exhibits a higher survival rate than normal plants or prevents damage to drought- Quot; means exhibiting improved activity.

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

본 발명에서, 상기 BrRH22 유전자 서열은 재조합 발현 벡터 내로 삽입될 수 있다. 용어 "재조합 발현 벡터"는 세균 플라스미드, 파아지, 효모 플라스미드, 식물 세포 바이러스, 포유동물 세포 바이러스, 또는 다른 벡터를 의미한다. 대체로, 임의의 플라스미드 및 벡터는 숙주 내에서 복제 및 안정화할 수 있다면 사용될 수 있다.In the present invention, the BrRH22 gene sequence can be inserted into a recombinant expression vector. The term " recombinant expression vector " means a bacterial plasmid, a phage, a yeast plasmid, a plant cell virus, a mammalian cell virus, or other vector. In principle, any plasmid and vector can be used if it can replicate and stabilize within the host.

본 발명의 BrRH22 유전자 서열 및 적당한 전사/번역 조절 신호를 포함하는 발현 벡터는 당업자에 주지된 방법에 의해 구축될 수 있다. 상기 방법은 시험관 내 재조합 DNA 기술, DNA 합성 기술 및 생체 내 재조합 기술 등을 포함한다. 상기 DNA 서열은 mRNA 합성을 이끌기 위해 발현 벡터 내의 적당한 프로모터에 효과적으로 연결될 수 있다. 또한 발현 벡터는 번역 개시 부위로서 리보좀 결합 부위 및 전사 터미네이터를 포함할 수 있다.Expression vectors comprising the BrRH22 gene sequences of the invention and appropriate transcription / translation control signals can be constructed by methods known to those skilled in the art. Such methods include in vitro recombinant DNA technology, DNA synthesis techniques, and in vivo recombination techniques. The DNA sequence can be effectively linked to appropriate promoters in the expression vector to drive mRNA synthesis. The expression vector may also include a ribosome binding site and a transcription terminator as a translation initiation site.

본 발명의 재조합 벡터의 바람직한 예는 아그로박테리움 투머파시엔스와 같은 적당한 숙주에 존재할 때 그 자체의 일부, 소위 T-영역을 식물 세포로 전이시킬 수 있는 Ti-플라스미드 벡터이다. 다른 유형의 Ti-플라스미드 벡터(EP 0 116 718 B1호 참조)는 현재 식물 세포, 또는 잡종 DNA를 식물의 게놈 내에 적당하게 삽입시키는 새로운 식물이 생산될 수 있는 원형질체로 잡종 DNA 서열을 전이시키는데 이용되고 있다. Ti-플라스미드 벡터의 특히 바람직한 형태는 EP 0 120 516 B1호 및 미국 특허 제4,940,838호에 청구된 바와 같은 소위 바이너리(binary) 벡터이다. 본 발명에 따른 DNA를 식물 숙주에 도입시키는데 이용될 수 있는 다른 적합한 벡터는 이중 가닥 식물 바이러스(예를 들면, CaMV) 및 단일 가닥 바이러스, 게미니 바이러스 등으로부터 유래될 수 있는 것과 같은 바이러스 벡터, 예를 들면 비완전성 식물 바이러스 벡터로부터 선택될 수 있다. 그러한 벡터의 사용은 특히 식물 숙주를 적당하게 형질전환하는 것이 어려울 때 유리할 수 있다.A preferred example of the recombinant vector of the present invention is a Ti-plasmid vector capable of transferring a so-called T-region to a plant cell when present in a suitable host, such as Agrobacterium tumefaciens. Other types of Ti-plasmid vectors (see EP 0 116 718 B1) are currently used to transfer hybrid DNA sequences to plant cells or protoplasts in which new plants capable of properly inserting hybrid DNA into the plant's genome can be produced have. A particularly preferred form of the Ti-plasmid vector is a so-called binary vector as claimed in EP 0 120 516 B1 and U.S. Patent No. 4,940,838. Other suitable vectors that can be used to introduce the DNA according to the invention into the plant host include viral vectors such as those that can be derived from double-stranded plant viruses (e. G., CaMV) and single- For example, from non -complete plant virus vectors. The use of such vectors may be particularly advantageous when it is difficult to transform the plant host properly.

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

본 발명의 재조합 벡터에서, 프로모터는 CaMV 35S, 액틴, 유비퀴틴, pEMU, MAS, 히스톤 프로모터, Clp 프로모터일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. "프로모터"란 용어는 구조 유전자로부터의 DNA 업스트림의 영역을 의미하며 전사를 개시하기 위하여 RNA 폴리머라아제가 결합하는 DNA 분자를 말한다. "식물 프로모터"는 식물 세포에서 전사를 개시할 수 있는 프로모터이다. "구성적(constitutive) 프로모터"는 대부분의 환경 조건 및 발달 상태 또는 세포 분화하에서 활성이 있는 프로모터이다. 형질전환체의 선택이 각종 단계에서 각종 조직에 의해서 이루어질 수 있기 때문에 구성적 프로모터가 본 발명에서 바람직할 수 있다. 따라서, 구성적 프로모터는 선택 가능성을 제한하지 않는다.In the recombinant vector of the present invention, the promoter may be CaMV 35S, actin, ubiquitin, pEMU, MAS, histone promoter, Clp promoter, but is not limited thereto. The term " promoter " refers to the region of DNA upstream from the structural gene and refers to a DNA molecule to which an RNA polymerase binds to initiate transcription. A " plant promoter " is a promoter capable of initiating transcription in plant cells. A " constitutive promoter " is a promoter that is active under most environmental conditions and developmental conditions or cell differentiation. Constructive promoters may be preferred in the present invention because the choice of transformants can be made by various tissues at various stages. Thus, constitutive promoters do not limit selectivity.

본 발명의 재조합 벡터에서, 통상의 터미네이터를 사용할 수 있으며, 그 예로는 노팔린 신타아제(NOS), 벼 α-아밀라아제 RAmy1 A 터미네이터, 파세올린(phaseoline) 터미네이터, 아그로박테리움 투메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens)의 옥토파인(Octopine) 유전자의 터미네이터, 대장균의 rrnB1/B2 터미네이터 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 터미네이터의 필요성에 관하여, 그러한 영역이 식물 세포에서의 전사의 확실성 및 효율을 증가시키는 것으로 일반적으로 알려져 있다. 그러므로, 터미네이터의 사용은 본 발명의 내용에서 매우 바람직하다.In the recombinant vector of the present invention, conventional terminators can be used. Examples thereof include nopaline synthase (NOS), rice α-amylase RAmy1 A terminator, phaseoline terminator, Agrobacterium tumefaciens (Agrobacterium tumefaciens ) Terminator of the Octopine gene, and the rrnB1 / B2 terminator of E. coli, but the present invention is not limited thereto. Regarding the need for terminators, it is generally known that such regions increase the certainty and efficiency of transcription in plant cells. Therefore, the use of a terminator is highly desirable in the context of the present invention.

식물의 형질전환에 이용되는 "식물 세포"는 어떤 식물 세포도 된다. 식물 세포는 배양 세포, 배양 조직, 배양 기관 또는 전체 식물, 바람직하게는 배양세포, 배양 조직 또는 배양 기관 및 더욱 바람직하게는 배양 세포의 어떤 형태도 된다.&Quot; Plant cell " used for transformation of a plant may be any plant cell. The plant cell may be any of a cultured cell, a cultured tissue, a culture or whole plant, preferably a cultured cell, a cultured tissue or culture medium, and more preferably a cultured cell.

용어 "식물 조직"은 분화된 또는 미분화된 식물의 조직, 예를 들면 이에 한정되진 않으나, 뿌리, 줄기, 잎, 꽃가루, 종자, 암 조직 및 배양에 이용되는 다양한 형태의 세포들, 즉 단일 세포, 원형질체(protoplast), 싹 및 캘러스 조직을 포함한다. 식물 조직은 인 플란타(in planta)이거나 기관 배양, 조직 배양 또는 세포 배양 상태일 수 있다.The term " plant tissue " refers to a variety of cells used in differentiated or undifferentiated plant tissues, such as but not limited to roots, stems, leaves, pollen, seeds, Protoplasts, shoots and callus tissue. The plant tissue may be in planta or may be in an organ culture, tissue culture or cell culture.

본 발명의 벡터를 숙주세포 내로 운반하는 방법은 미세주입법, 칼슘포스페이트 침전법, 전기천공법, 리포좀-매개 형질감염법, DEAE-덱스트란 처리법, 및 유전자 밤바드먼트 등에 의해 벡터를 숙주세포 내로 주입할 수 있다.The method of delivering the vector of the present invention into a host cell can be carried out by injecting a vector into a host cell by microinjection, calcium phosphate precipitation, electroporation, liposome-mediated transfection, DEAE-dextran treatment, can do.

또한, 본 발명은 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진, 배추 유래의 BrRH22(Brassica rapa RNA helicase 22) 단백질을 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 식물세포를 형질전환하는 단계; 및The present invention also provides a method for producing a recombinant vector comprising the steps of: transforming a plant cell with a recombinant vector comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and comprising a gene encoding Brassica rapa RNA helicase 22 protein derived from Chinese cabbage; And

상기 형질전환된 식물세포로부터 식물을 재분화하는 단계를 포함하는 환경 스트레스 내성이 조절된 형질전환 식물체의 제조 방법을 제공한다.And regenerating the plant from the transformed plant cell. The present invention also provides a method for producing a transgenic plant having regulated environmental stress tolerance.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법은 배추 유래의 BrRH22 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 식물세포를 과발현시켜 식물의 환경 스트레스에 대한 내성을 증가시키는 것을 특징으로 하나, 이에 제한되지 않는다.The method according to an embodiment of the present invention is characterized by overexpressing a plant cell with a recombinant vector containing BrRH22 gene derived from Chinese cabbage to increase tolerance to environmental stress of the plant, but is not limited thereto.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 상기 환경 스트레스는 염 또는 가뭄 스트레스일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the method according to an embodiment of the present invention, the environmental stress may be salt or drought stress, but is not limited thereto.

본 발명의 방법은 본 발명에 따른 재조합 벡터로 식물 세포를 형질전환하는 단계를 포함하는데, 상기 형질전환은 예를 들면, 아그로박테리움 튜머파시엔스(Agrobacterium tumefiaciens)에 의해 매개 될 수 있다. 또한, 본 발명의 방법은 상기 형질전환된 식물 세포로부터 형질전환 식물을 재분화하는 단계를 포함한다. 형질전환 식물세포로부터 형질전환 식물을 재분화하는 방법은 당업계에 공지된 임의의 방법을 이용할 수 있다. 상기 형질전환된 식물세포는 전식물로 재분화되어야 한다. 캘러스 또는 원형질체 배양으로부터 성숙한 식물의 재분화를 위한 기술은 수많은 여러 가지 종에 대해서 당업계에 주지되어 있다.The method of the invention comprises the step of transforming a plant cell with a recombinant vector according to the present invention, the transformant is, for example, Agrobacterium tyumeo Pacific Enschede may be mediated by (Agrobacterium tumefiaciens). In addition, the method of the present invention comprises regenerating a transgenic plant from the transformed plant cell. Any of the methods known in the art can be used for regeneration of transgenic plants from transgenic plant cells. The transformed plant cells must be regenerated into whole plants. Techniques for the regeneration of mature plants from callus or protoplast cultures are well known in the art for a number of different species.

또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 환경 스트레스 내성이 조절된 형질전환 식물체 및 이의 형질전환된 종자를 제공한다.In addition, the present invention provides a transgenic plant having the environmental stress tolerance regulated by the above method and a transformed seed thereof.

상기 식물체는 벼, 밀, 보리, 옥수수, 대두, 감자, 밀, 팥, 귀리 및 수수로 이루어진 군에서 선택된 식량 작물류; 애기장대, 배추, 무, 고추, 딸기, 토마토, 수박, 오이, 양배추, 참외, 호박, 파, 양파 및 당근으로 이루어진 군에서 선택된 채소작물류; 인삼, 담배, 목화, 참깨, 사탕수수, 사탕무우, 들깨, 땅콩 및 유채로 이루어진 군에서 선택된 특용 작물류; 사과나무, 배나무, 대추나무, 복숭아, 양다래, 포도, 감귤, 감, 자두, 살구 및 바나나로 이루어진 군에서 선택된 과수류; 장미, 글라디올러스, 거베라, 카네이션, 국화, 백합 및 튤립으로 이루어진 군에서 선택된 화훼류; 및 라이그라스, 레드클로버, 오차드그라스, 알파알파, 톨페스큐 및 페레니얼라이그라스로 이루어진 군에서 선택된 사료작물류일 수 있다. 바람직하게는, 상기 식물체는 애기장대, 감자, 가지, 담배, 고추, 토마토, 우엉, 쑥갓, 상추, 도라지, 시금치, 근대, 고구마, 샐러리, 당근, 미나리, 파슬리, 배추, 양배추, 갓무, 수박, 참외, 오이, 호박, 박, 딸기, 대두, 녹두, 강낭콩, 또는 완두 등의 쌍자엽 식물 또는 벼, 보리, 밀, 호밀, 옥수수, 사탕수 수, 귀리, 양파 등의 단자엽 식물일 수 있다.Wherein the plant is selected from the group consisting of rice, wheat, barley, corn, soybean, potato, wheat, red bean, oats and millet; Vegetable crops selected from the group consisting of Arabidopsis, cabbage, radish, red pepper, strawberry, tomato, watermelon, cucumber, cabbage, melon, squash, onions, onions and carrots; Ginseng, tobacco, cotton, sesame, sugar cane, beet, perilla, peanut and rapeseed; Apple trees, pears, jujubes, peaches, sheep grapes, grapes, citrus fruits, persimmons, plums, apricots and banana; Roses, gladiolus, gerberas, carnations, chrysanthemums, lilies and tulips; And feed crops selected from the group consisting of Ryegrass, Red Clover, Orchardgrass, Alpha Alpha, Tall Fescue, and Fereniallaigrus. Preferably, the plant is selected from the group consisting of Arabidopsis, potato, eggplant, cigarette, pepper, tomato, burdock, ciliaceae, lettuce, bellflower, spinach, modern sweet potato, celery, carrot, parsley, parsley, cabbage, cabbage, It may be a dicotyledonous plant such as melon, cucumber, squash, poultry, strawberry, soybean, mung bean, kidney bean or pea or a terminal plant such as rice, barley, wheat, rye, corn, sugar cane, oats and onion.

또한, 본 발명은 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진, 배추 유래의 BrRH22(Brassica rapa RNA helicase 22) 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 함유하는 식물체의 환경 스트레스 내성 조절용 조성물을 제공한다.The present invention also provides a composition for controlling the environmental stress tolerance of a plant comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, as an active ingredient, a gene coding for a Brassica rapa RNA helicase 22 protein derived from Chinese cabbage.

상기 조성물은 유효성분으로 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진 BrRH22 단백질을 코딩하는 유전자를 함유하며, 상기 유전자 또는 상기 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 식물체에 형질전환시킴으로써 식물체의 환경 스트레스 내성, 바람직하게는 염 또는 가뭄 스트레스 내성을 증가시킬 수 있는 것이다.The composition contains a gene coding for the BrRH22 protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 as an active ingredient. By transforming the gene or a recombinant vector comprising the gene into a plant, it is possible to prevent the environmental stress tolerance of the plant, Or drought stress tolerance.

이하, 실시예를 이용하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들에 의해 제한되지 않는다는 것은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are merely illustrative of the present invention and that the scope of the present invention is not limited thereto.

재료 및 방법Materials and methods

1. One. BrRH22BrRH22 유전자 분리 및 세포 내 위치분석Gene separation and intracellular localization

BrRH22 유전자의 세포 내 위치를 확인하기 위해, GFP(green fluorescent protein)를 BrRH22 유전자에 접합시키고 BrRH22-GFP 접합 단백질을 담배 잎에서 CaMV 35S 프로모터를 이용하여 발현시켰으며, 공초점 현미경(Carl Zeiss Inc., USA)을 사용하여 GFP 형광 시그널을 관찰하였다. BrRH22 GFP (green fluorescent protein) was conjugated to the BrRH22 gene and the BrRH22-GFP junction protein was expressed in the tobacco leaves using the CaMV 35S promoter, and confocal microscopy (Carl Zeiss Inc., USA) was used to observe the GFP fluorescence signal.

2. 벡터 제작 및 애기장대 형질전환2. Vector production and Arabidopsis transformation

BrRH22 과발현 형질전환체를 제작하기 위해, BrRH22 cDNA의 코딩 부위를 PCR(polymerase chain reaction)로 증폭한 후, pCambia1303 벡터의 BamHI/SalI 위치에 삽입하였다. 애기장대의 형질전환은 아그로박테리움 투멘파시엔스 GV3101(Agrobacterium tumefaciens GV3101) 균주를 이용한 진공 침윤법(Bechtold 및 Pelletier, 1998, Mol. Biol. 82, 259-266)을 통해 실시하였다. 형질전환된 식물체의 선별은 종자 수확 후 선택 마커로서 하이그로마이신(50㎍/mL) 및 카베니실린(250㎍/mL)을 포함하는 MS 배지에 파종한 후, 형질전환된 식물체를 선별하였으며, 형질전환된 계통을 추가적으로 선별한 후, T2 및 T3 계통을 표현형 조사에 사용하였다. BrRH22 To construct an overexpressed transformant, the coding region of the BrRH22 cDNA was amplified by PCR (polymerase chain reaction) and inserted into the BamHI / SalI site of the pCambia1303 vector. Transgenic Arabidopsis thaliana transformed Agrobacterium tumefaciens GV3101 ( Agrobacterium tumefaciens GV3101) (Bechtold and Pelletier, 1998, Mol. Biol. 82, 259-266). Selection of the transformed plants was carried out by seeding on MS medium containing hygromycin (50 / / mL) and carbenicillin (250 / / mL) as selection markers after seed harvest and then transformed plants were selected, After additionally screening the transformed lines, the T2 and T3 lines were used for phenotyping.

3. 다양한 스트레스 조건에서 형질전환 식물체의 종자 발아 및 3. Seed Germination and Transplantation of Transgenic Plants under Various Stress Conditions 유묘Seedlings 생육 분석 Analysis of growth

본 발명에 사용된 애기장대 야생형(A. thaliana wild-type)과 BrRH22 과발현 형질전환 식물체의 종자는 질석(Vermiculite), 초탄(Peat moss) 및 펄라이트(Perlite)를 2:1:1의 비율로 혼합한 토양에 파종하였으며, 100 μEm-2s-1에, 장일 조건(16시간 명조건/8시간 암조건 주기)으로 23℃에서 재배하였다. 또한, 애기장대는 MS 배지에서도 생육시켰으며, 발아 분석은 30 내지 40개의 종자 각각 3번 반복하여 실시하였으며, 1.5% 수크로스를 첨가한 MS 배지를 기본으로 하여 150~200mM의 NaCl 및 300~450mM의 만니톨(mannitol)이 각각 함유된 배지에 파종하여 재배한 후, 정상적인 성장 조건하에서 생육시켰다. 종자는 종피를 통하여 어린뿌리가 나오면 발아가 된 것으로 간주하였으며, 뿌리 생육은 플레이트를 세로로 세워 관찰하였다. 유묘의 생중량 및 뿌리 길이는 발아 후 3주 후에 측정하였다. The seeds of A. thaliana wild-type and BrRH22- overexpressing transgenic plants used in the present invention were mixed at a ratio of 2: 1: 1 of vermiculite, peat moss and perlite And cultivated at 23 ° C under long-day conditions (16 hrs condition / 8 hrs dark cycle) at 100 μEm -2 s -1 . In addition, the Arabidopsis thaliana was grown on MS medium. The germination assay was repeated three times each for 30 to 40 seeds. Based on the MS medium supplemented with 1.5% sucrose, 150-200 mM NaCl and 300-450 mM Of mannitol, respectively, and then grown under normal growth conditions. The seeds were regarded as germinated when the young roots emerged through the seed coat, and the root growth was observed by standing the plate vertically. Fresh weight and root length of seedlings were measured 3 weeks after germination.

4. RNA 추출 및 RT-4. RNA extraction and RT- PCRPCR

총 RNA는 Plant RNeasy extraction kit(Qiagen; www.qiagen.com/)를 이용하여 동결된 애기장대 샘플에서 추출하였고, 실시간 정량은 QuantiTect SYBR Green RT-PCR kit(Qiagen사, Germany)를 이용하여 Rotor-Gene 2000 real-time thermal cycling system(Corbett Research www.corbettlifescience.com/)에서 수행하였다. RT-PCR은 액틴 유전자에 특이적인 프라이머 세트를 이용하여 동일 양의 총 RNA를 가지고 수행하였으며, 150mM의 NaCl 및 300mM 만니톨(mannitol)을 각각 처리한 후 BrRH22 유전자의 발현 수준을 정확하게 측정하기 위해, 각 시간대에서 상기 스트레스를 처리한 애기장대와 스트레스를 처리하지 않은 대조군 애기장대를 대상으로 실시하였다. Total RNA was extracted from frozen Arabidopsis samples using the Plant RNeasy extraction kit (Qiagen; www.qiagen.com/) and real-time quantitation was performed using the QuantiTect SYBR Green RT-PCR kit (Qiagen, Germany) Gene 2000 real-time thermal cycling system (Corbett Research www.corbettlifescience.com/). RT-PCR was performed with the same amount of total RNA using a primer set specific for the actin gene. To accurately measure the expression level of the BrRH22 gene after treating 150 mM NaCl and 300 mM mannitol, The stress - treated Arabidopsis thalamus and the stressed Arabidopsis thaliana were studied in the time zone.

실시예Example 1.  One. BrRH22BrRH22 유전자의 세포 내 엽록체 위치 확인 Identification of cytoplasmic loci in genes

배추 게놈에 존재하는 DEAD-box RHs 중 하나인 BrRH22는 N-말단에 51개의 아미노산을 가진 cTP를 포함하고 있다(도 1A). 엽록체로 이동될 것이라고 예상되는 BrRH22가 엽록체에 존재하는지를 알아보기 위해, BrRH22-GFP 접합 단백질을 담배 잎에서 발현하게 한 후, GFP 형광 시그널을 관찰한 결과, 도 1B에 개시한 바와 같이 담배의 엽록체에서 BrRH22-GFP 접합 단백질이 발현되고 있음을 확인하였다. BrRH22, one of the DEAD-box RHs present in the Chinese cabbage genome, contains cTP with 51 amino acids at the N-terminus (Figure 1A). To determine whether BrRH22, which is expected to be transferred to the chloroplast, was present in the chloroplast, the BrRH22-GFP junction protein was expressed in the tobacco leaves and the GFP fluorescence signal was observed. As shown in FIG. 1B, The BrRH22-GFP junction protein was expressed.

실시예Example 2. 염 및 가뭄 스트레스 조건에서 배추 유래의  2. In salt and drought stress conditions, BrRH22BrRH22 유전자를 과발현시킨 형질전환 애기장대 식물체의 종자 발아 및 유묘 생장 촉진 효과 Promoting seed germination and seedling growth of transgenic Arabidopsis plants overexpressing the gene

본 발명의 BrRH22 형질전환 애기장대 식물체를 대상으로 염 및 가뭄 스트레스 조건하에 BrRH22 유전자의 기능을 조사하였다. BrRH22 유전자의 기능을 알아보기 위해, BrRH22 형질전환 애기장대 식물체를 제조하였으며, RT-PCR 분석을 통해 BrRH22의 발현 양상을 확인하였다. 그 결과, 애기장대를 정상적인 조건에서 발아한 경우, 야생형과 형질전환 애기장대 식물체의 발아율은 크게 차이가 없었으나(데이터 미제시), 염 및 가뭄 스트레스 조건하에서 발아시켰을 때, 형질전환 애기장대 식물체의 종자가 야생형보다 발아시기가 더 빠르고 발아율도 더 높은 것을 확인할 수 있었다(도 2).The BrRH22 transgenic Arabidopsis plants of the present invention were examined for the function of the BrRH22 gene under salt and drought stress conditions. To investigate the function of BrRH22 gene, BrRH22 transgenic Arabidopsis plants were prepared and the expression pattern of BrRH22 was confirmed by RT-PCR analysis. As a result, when germinating Arabidopsis under normal conditions, germination rate of wild type and transgenic Arabidopsis plants was not significantly different (data not shown), but when germinated under salt and drought stress conditions, the transgenic Arabidopsis plants It was confirmed that the germination period was faster and the germination rate was higher than that of the wild type seed (FIG. 2).

또한, 염 및 가뭄 스트레스를 처리한 형질전환 애기장대 식물체의 유묘 생육을 확인한 결과, 야생형과 비교하여 생중량(fresh weight) 및 뿌리길이가 통계적으로 유의한 차이를 보였으며(도 3 및 도 4), 염 및 가뭄 스트레스 처리 후 정상조건으로 회복시켰을 때, 형질전환 애기장대 식물체의 생존율이 야생형보다 더 우수한 것을 확인할 수 있었다(도 5 및 도 6). In addition, the seedling growth of transgenic Arabidopsis plants treated with salt and drought stress showed a statistically significant difference in fresh weight and root length compared to the wild type (Figs. 3 and 4) , Salt and drought stress treatment, the survival rate of the transgenic Arabidopsis plants was superior to that of the wild type (Figs. 5 and 6).

<110> INDUSTRY FOUNDATION OF CHONNAM NATIONAL UNIVERSITY <120> Method for producing transgenic plant with increased environmental stress resistance using BrRH22 gene from Brassica rapa and plant thereof <130> PN17416 <160> 2 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 1719 <212> DNA <213> Brassica rapa <400> 1 atgattctct cacgctctgt ctctgttctt cattcctgta gaatttcctc ggcgccgaaa 60 ctcatatccc acaagcttaa ggtatccttc cctctcgctt atggttcttc cgcgttgatc 120 tctctcaatc gatctgaagt gaaatgggtt cgtgtgttcg cgtctgctac tgagactgag 180 actgaagtag agagaaaagg aaacgacacg tttttcgcgg accaagccgt ttcttggaag 240 tctcttgggt tgtcggataa ggtctcagtg gctcttcgag attctgggtt cggaagaccc 300 tctcttactc aggcggtttg cattccatcg atattgtccg ggaaagatgt ggttgttgca 360 gcagaaacag gcagtggcaa aacacatgga tatcttgctc caattatcca ccagttaacc 420 aacaccaaca cccctcttga ttccgaggga gaagaaaggc gggtgccact taagaccatt 480 tctcttgttc tctgccctaa cgtcatgcta tgtgaacaag ttgttcggat ggttaatggt 540 cttcttggag aggacggtca tcctcttctc agagttgaag ctgtttgtgg ctcacagggt 600 tggcctgata aacagcctga tattattgtt tcgacccctg ctgctctttt gaataacatt 660 gagcctaaaa gaaacaggcg tgtggagttt cttcgatctg tcaaatatgt ggtgtttgat 720 gaagctgata tgcttctctg cggaagcttc cagaatcaga ttatccgtct cataaacatg 780 ctgcgttttg atgagaaaca agtgtctcgt ttggctactt ccaaatttgg aaaaccattg 840 gagattgatg cagaatcttc agcacaattt gatttagaga atgaggatga tgcagatttt 900 gaagaagacg ggtctatctc tgatgaagag gaggaagagt atcttgaaga taccacccaa 960 atccctaccg ttgaaaatgg agctggtgct gatattagaa agggttggag aagagtgaga 1020 aagatctata cccgtagcaa gcagtatatt ttcattgcag ccacacttcc ggttaacggg 1080 aagaaaactg caggaggact tttgaaacat atgttccaag atgctgtctg ggttagcgga 1140 aactttcttc accgaaacag tcctagacta aagcagaaat gggttgaagt cacagtcgac 1200 acacaagttg atgctctcat agaggctgta aacaacagta gcacagacag gacgatggtg 1260 tttgcaaata cagttgaggc ggttgaagca gtagccgaca tattggagaa agctagtatc 1320 cagtgctatc gttatcataa gaaccataca cttgaagagc gtgctaatat attagctgat 1380 ttcagagaaa acggtggtgt ctttgtctgt actgacgcag ctgcacgtgg agttgatgtt 1440 cctaacgtct cgcacgttat tcaggcggat ttttctagtt ctgcggtgga ttttcttcac 1500 aggataggtc gaacagctag agctgggcaa tacggaacgg tgacgagtct atacactgag 1560 gctaaccgtg atttagtgga agcaatccgt gaagcagtga agacgggtca gccagtggaa 1620 actgcattta gcaggaaaag aggtttcagg aacaagctaa agaagagagc tttcttgaaa 1680 gccggagaag caaaggagtc tcaagctgtg cgagcttaa 1719 <210> 2 <211> 572 <212> PRT <213> Brassica rapa <400> 2 Met Ile Leu Ser Arg Ser Val Ser Val Leu His Ser Cys Arg Ile Ser 1 5 10 15 Ser Ala Pro Lys Leu Ile Ser His Lys Leu Lys Val Ser Phe Pro Leu 20 25 30 Ala Tyr Gly Ser Ser Ala Leu Ile Ser Leu Asn Arg Ser Glu Val Lys 35 40 45 Trp Val Arg Val Phe Ala Ser Ala Thr Glu Thr Glu Thr Glu Val Glu 50 55 60 Arg Lys Gly Asn Asp Thr Phe Phe Ala Asp Gln Ala Val Ser Trp Lys 65 70 75 80 Ser Leu Gly Leu Ser Asp Lys Val Ser Val Ala Leu Arg Asp Ser Gly 85 90 95 Phe Gly Arg Pro Ser Leu Thr Gln Ala Val Cys Ile Pro Ser Ile Leu 100 105 110 Ser Gly Lys Asp Val Val Val Ala Ala Glu Thr Gly Ser Gly Lys Thr 115 120 125 His Gly Tyr Leu Ala Pro Ile Ile His Gln Leu Thr Asn Thr Asn Thr 130 135 140 Pro Leu Asp Ser Glu Gly Glu Glu Arg Arg Val Pro Leu Lys Thr Ile 145 150 155 160 Ser Leu Val Leu Cys Pro Asn Val Met Leu Cys Glu Gln Val Val Arg 165 170 175 Met Val Asn Gly Leu Leu Gly Glu Asp Gly His Pro Leu Leu Arg Val 180 185 190 Glu Ala Val Cys Gly Ser Gln Gly Trp Pro Asp Lys Gln Pro Asp Ile 195 200 205 Ile Val Ser Thr Pro Ala Ala Leu Leu Asn Asn Ile Glu Pro Lys Arg 210 215 220 Asn Arg Arg Val Glu Phe Leu Arg Ser Val Lys Tyr Val Val Phe Asp 225 230 235 240 Glu Ala Asp Met Leu Leu Cys Gly Ser Phe Gln Asn Gln Ile Ile Arg 245 250 255 Leu Ile Asn Met Leu Arg Phe Asp Glu Lys Gln Val Ser Arg Leu Ala 260 265 270 Thr Ser Lys Phe Gly Lys Pro Leu Glu Ile Asp Ala Glu Ser Ser Ala 275 280 285 Gln Phe Asp Leu Glu Asn Glu Asp Asp Ala Asp Phe Glu Glu Asp Gly 290 295 300 Ser Ile Ser Asp Glu Glu Glu Glu Glu Tyr Leu Glu Asp Thr Thr Gln 305 310 315 320 Ile Pro Thr Val Glu Asn Gly Ala Gly Ala Asp Ile Arg Lys Gly Trp 325 330 335 Arg Arg Val Arg Lys Ile Tyr Thr Arg Ser Lys Gln Tyr Ile Phe Ile 340 345 350 Ala Ala Thr Leu Pro Val Asn Gly Lys Lys Thr Ala Gly Gly Leu Leu 355 360 365 Lys His Met Phe Gln Asp Ala Val Trp Val Ser Gly Asn Phe Leu His 370 375 380 Arg Asn Ser Pro Arg Leu Lys Gln Lys Trp Val Glu Val Thr Val Asp 385 390 395 400 Thr Gln Val Asp Ala Leu Ile Glu Ala Val Asn Asn Ser Ser Thr Asp 405 410 415 Arg Thr Met Val Phe Ala Asn Thr Val Glu Ala Val Glu Ala Val Ala 420 425 430 Asp Ile Leu Glu Lys Ala Ser Ile Gln Cys Tyr Arg Tyr His Lys Asn 435 440 445 His Thr Leu Glu Glu Arg Ala Asn Ile Leu Ala Asp Phe Arg Glu Asn 450 455 460 Gly Gly Val Phe Val Cys Thr Asp Ala Ala Ala Arg Gly Val Asp Val 465 470 475 480 Pro Asn Val Ser His Val Ile Gln Ala Asp Phe Ser Ser Ser Ala Val 485 490 495 Asp Phe Leu His Arg Ile Gly Arg Thr Ala Arg Ala Gly Gln Tyr Gly 500 505 510 Thr Val Thr Ser Leu Tyr Thr Glu Ala Asn Arg Asp Leu Val Glu Ala 515 520 525 Ile Arg Glu Ala Val Lys Thr Gly Gln Pro Val Glu Thr Ala Phe Ser 530 535 540 Arg Lys Arg Gly Phe Arg Asn Lys Leu Lys Lys Arg Ala Phe Leu Lys 545 550 555 560 Ala Gly Glu Ala Lys Glu Ser Gln Ala Val Arg Ala 565 570 <110> INDUSTRY FOUNDATION OF CHONNAM NATIONAL UNIVERSITY <120> Method for producing transgenic plant with increased          environmental stress resistance using BrRH22 gene from Brassica          rapa and plant thereof <130> PN17416 <160> 2 <170> KoPatentin 3.0 <210> 1 <211> 1719 <212> DNA <213> Brassica rapa <400> 1 atgattctct cacgctctgt ctctgttctt cattcctgta gaatttcctc ggcgccgaaa 60 ctcatatccc acaagcttaa ggtatccttc cctctcgctt atggttcttc cgcgttgatc 120 tctctcaatc gatctgaagt gaaatgggtt cgtgtgttcg cgtctgctac tgagactgag 180 actgaagtag agagaaaagg aaacgacacg tttttcgcgg accaagccgt ttcttggaag 240 tctcttgggt tgtcggataa ggtctcagtg gctcttcgag attctgggtt cggaagaccc 300 tctcttactc aggcggtttg cattccatcg atattgtccg ggaaagatgt ggttgttgca 360 gcagaaacag gcagtggcaa aacacatgga tatcttgctc caattatcca ccagttaacc 420 aacaccaaca cccctcttga ttccgaggga gaagaaaggc gggtgccact taagaccatt 480 tctcttgttc tctgccctaa cgtcatgcta tgtgaacaag ttgttcggat ggttaatggt 540 cttcttggag aggacggtca tcctcttctc agagttgaag ctgtttgtgg ctcacagggt 600 tggcctgata aacagcctga tattattgtt tcgacccctg ctgctctttt gaataacatt 660 gagcctaaaa gaaacaggcg tgtggagttt cttcgatctg tcaaatatgt ggtgtttgat 720 gaagctgata tgcttctctg cggaagcttc cagaatcaga ttatccgtct cataaacatg 780 ctgcgttttg atgagaaaca agtgtctcgt ttggctactt ccaaatttgg aaaaccattg 840 gagattgatg cagaatcttc agcacaattt gatttagaga atgaggatga tgcagatttt 900 gaagaagacg ggtctatctc tgatgaagag gaggaagagt atcttgaaga taccacccaa 960 atccctaccg ttgaaaatgg agctggtgct gatattagaa agggttggag aagagtgaga 1020 aagatctata cccgtagcaa gcagtatatt ttcattgcag ccacacttcc ggttaacggg 1080 aagaaaactg caggaggact tttgaaacat atgttccaag atgctgtctg ggttagcgga 1140 aactttcttc accgaaacag tcctagacta aagcagaaat gggttgaagt cacagtcgac 1200 acacaagttg atgctctcat agaggctgta aacaacagta gcacagacag gacgatggtg 1260 tttgcaaata cagttgaggc ggttgaagca gtagccgaca tattggagaa agctagtatc 1320 cagtgctatc gttatcataa gaaccataca cttgaagagc gtgctaatat attagctgat 1380 ttcagagaaa acggtggtgt ctttgtctgt actgacgcag ctgcacgtgg agttgatgtt 1440 cctaacgtct cgcacgttat tcaggcggat ttttctagtt ctgcggtgga ttttcttcac 1500 aggataggtc gaacagctag agctgggcaa tacggaacgg tgacgagtct atacactgag 1560 gctaaccgtg atttagtgga agcaatccgt gaagcagtga agacgggtca gccagtggaa 1620 actgcattta gcaggaaaag aggtttcagg aacaagctaa agaagagagc tttcttgaaa 1680 gccggagaag caaaggagtc tcaagctgtg cgagcttaa 1719 <210> 2 <211> 572 <212> PRT <213> Brassica rapa <400> 2 Met Ile Leu Ser Arg Ser Val Val Ser Le His Ser Cys Arg Ile Ser   1 5 10 15 Ser Ala Pro Lys Leu Ile Ser His Lys Leu Lys Val Ser Phe Pro Leu              20 25 30 Ala Tyr Gly Ser Ser Ala Leu Ile Ser Leu Asn Arg Ser Glu Val Lys          35 40 45 Trp Val Arg P Val Ala Ser Ala Thr Glu Thr Glu Thr Glu Val Glu      50 55 60 Arg Lys Gly Asn Asp Thr Phe Phe Ala Asp Gln Ala Val Ser Trp Lys  65 70 75 80 Ser Leu Gly Leu Ser Asp Lys Val Ser Val Ala Leu Arg Asp Ser Gly                  85 90 95 Phe Gly Arg Pro Ser Leu Thr Gln Ala Val Cys Ile Pro Ser Ile Leu             100 105 110 Ser Gly Lys Asp Val Val Val Ala Glu Thr Gly Ser Gly Lys Thr         115 120 125 His Gly Tyr Leu Ala Pro Ile Ile His Gln Leu Thr Asn Thr Asn Thr     130 135 140 Pro Leu Asp Ser Glu Gly Glu Glu Arg Arg Val Pro Leu Lys Thr Ile 145 150 155 160 Ser Leu Val Leu Cys Pro Asn Val Met Leu Cys Glu Gln Val Val Arg                 165 170 175 Met Val Asn Gly Leu Leu Gly Glu Asp Gly His Pro Leu Leu Arg Val             180 185 190 Glu Ala Val Cys Gly Ser Gln Gly Trp Pro Asp Lys Gln Pro Asp Ile         195 200 205 Ile Val Ser Thr Pro Ala Ala Leu Leu Asn Asn Ile Glu Pro Lys Arg     210 215 220 Asn Arg Arg Val Glu Phe Leu Arg Ser Val Lys Tyr Val Val Phe Asp 225 230 235 240 Glu Ala Asp Met Leu Leu Cys Gly Ser Phe Gln Asn Gln Ile Ile Arg                 245 250 255 Leu Ile Asn Met Leu Arg Phe Asp Glu Lys Gln Val Ser Arg Leu Ala             260 265 270 Thr Ser Lys Phe Gly Lys Pro Leu Glu Ile Asp Ala Glu Ser Ser Ala         275 280 285 Gln Phe Asp Leu Glu Asn Glu Asp Asp Ala Asp Phe Glu Glu Asp Gly     290 295 300 Ser Ile Ser Asp Glu Glu Glu Glu Glu Tyr Leu Glu Asp Thr Thr Gln 305 310 315 320 Ile Pro Thr Val Glu Asn Gly Ala Gly Ala Asp Ile Arg Lys Gly Trp                 325 330 335 Arg Arg Val Lys Ile Tyr Thr Arg Ser Lys Gln Tyr Ile Phe Ile             340 345 350 Ala Ala Thr Leu Pro Val Asn Gly Lys Lys Thr Ala Gly Gly Leu Leu         355 360 365 Lys His Met Phe Gln Asp Ala Val Trp Val Ser Gly Asn Phe Leu His     370 375 380 Arg Asn Ser Pro Arg Leu Lys Gln Lys Trp Val Glu Val Thr Val Asp 385 390 395 400 Thr Gln Val Asp Ala Leu Ile Glu Ala Val Asn As Ser Ser Thr Asp                 405 410 415 Arg Thr Met Val Phe Ala Asn Thr Val Glu Ala Val Glu Ala Val Ala             420 425 430 Asp Ile Leu Glu Lys Ala Ser Ile Gln Cys Tyr Arg Tyr His Lys Asn         435 440 445 His Thr Leu Glu Glu Arg Ala Asn Ile Leu Ala Asp Phe Arg Glu Asn     450 455 460 Gly Gly Val Phe Val Cys Thr Asp Ala Ala Ala Arg Gly Val Asp Val 465 470 475 480 Pro Asn Val Ser His Val Ile Gln Ala Asp Phe Ser Ser Ser Ala Val                 485 490 495 Asp Phe Leu His Arg Ile Gly Arg Thr Ala Arg Ala Gly Gln Tyr Gly             500 505 510 Thr Val Thr Ser Leu Tyr Thr Glu Ala Asn Arg Asp Leu Val Glu Ala         515 520 525 Ile Arg Glu Ala Val Lys Thr Gly Gln Pro Val Glu Thr Ala Phe Ser     530 535 540 Arg Lys Arg Gly Phe Arg Asn Lys Leu Lys Lys Arg Ala Phe Leu Lys 545 550 555 560 Ala Gly Glu Ala Lys Glu Ser Gln Ala Val Arg Ala                 565 570

Claims (9)

서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진, 배추 유래의 BrRH22(Brassica rapa RNA helicase 22) 단백질을 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 식물세포를 형질전환시켜 BrRH22 유전자를 과발현시키는 단계를 포함하는 식물체의 가뭄 또는 염 스트레스 내성을 증가시키는 방법.A plant drought or a plant drought comprising the step of over-expressing a BrRH22 gene by transforming a plant cell with a recombinant vector comprising a gene encoding Brassica rapa RNA helicase 22 protein derived from Chinese cabbage, which comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 Methods for increasing salt stress tolerance. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진, 배추 유래의 BrRH22(Brassica rapa RNA helicase 22) 단백질을 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 식물세포를 형질전환시켜 BrRH22 유전자를 과발현하는 단계; 및
상기 형질전환된 식물세포로부터 식물을 재분화하는 단계를 포함하는 가뭄 또는 염 스트레스 내성이 증가된 형질전환 식물체의 제조 방법.
Overexpressing the BrRH22 gene by transforming the plant cell with a recombinant vector comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and comprising a gene encoding Brassica rapa RNA helicase 22 protein derived from Chinese cabbage; And
And regenerating the plant from the transformed plant cell. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 21. &lt; / RTI &gt;
삭제delete 제5항의 방법에 의해 제조된 가뭄 또는 염 스트레스 내성이 증가된 형질전환 식물체.A transgenic plant having increased drought or salt stress tolerance produced by the method of claim 5. 제7항의 식물체의 형질전환된 종자.A transformed seed of a plant according to claim 7. 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진, 배추 유래의 BrRH22(Brassica rapa RNA helicase 22) 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 함유하는 식물체의 가뭄 또는 염 스트레스 내성 증가용 조성물.A composition for increasing drought or salt stress tolerance of a plant comprising an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 as an active ingredient, the gene encoding Brassica rapa RNA helicase 22 protein derived from Chinese cabbage.
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