KR101988712B1 - Method for improving the resistance to drought stress using DEAD-box RNA helicase RH 8 in plants - Google Patents

Method for improving the resistance to drought stress using DEAD-box RNA helicase RH 8 in plants Download PDF

Info

Publication number
KR101988712B1
KR101988712B1 KR1020170019627A KR20170019627A KR101988712B1 KR 101988712 B1 KR101988712 B1 KR 101988712B1 KR 1020170019627 A KR1020170019627 A KR 1020170019627A KR 20170019627 A KR20170019627 A KR 20170019627A KR 101988712 B1 KR101988712 B1 KR 101988712B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
protein
pp2ca
aba
dead
gene
Prior art date
Application number
KR1020170019627A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20180093480A (en
Inventor
이성철
백운희
Original Assignee
중앙대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 중앙대학교 산학협력단 filed Critical 중앙대학교 산학협력단
Priority to KR1020170019627A priority Critical patent/KR101988712B1/en
Publication of KR20180093480A publication Critical patent/KR20180093480A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101988712B1 publication Critical patent/KR101988712B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/48Hydrolases (3) acting on peptide bonds (3.4)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8261Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield
    • C12N15/8271Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance
    • C12N15/8273Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance for drought, cold, salt resistance
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y306/00Hydrolases acting on acid anhydrides (3.6)
    • C12Y306/04Hydrolases acting on acid anhydrides (3.6) acting on acid anhydrides; involved in cellular and subcellular movement (3.6.4)
    • C12Y306/04013RNA helicase (3.6.4.13)

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 애기장대 유래 RH 8 (DEAD-box RNA helicase 8) 유전자에 관한 것으로서, 상기 유전자 및 단백질을 이용한 식물체의 건조 스트레스 저항성을 증진시키는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 건조 스트레스에 대한 양성 조절인자 (positive regulator) 단백질을 암호화하는 RH 8 (DEAD-box RNA helicase 8) 유전자에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 식물의 건조 스트레스에 있어서 상기 RH 8 유전자가 PP2Cs와 상호작용하고, ABA 신호전달 기전에서 양성 조절인자 (positive regulator)로서의 역할을 수행하는바, 이를 이용하여 식물체에서 건조에 대한 내성을 조절 할 수 있는 효과를 확인하였으므로, 상기 RH 8 유전자의 발현 조절을 통해 인류가 이용할 수 있는 작물 등의 개량에 활용하고, 이로 인해 식물의 생산성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.
The present invention relates to a gene for RH8 (DEAD-box RNA helicase 8) derived from Arabidopsis thaliana, and a method for enhancing dry stress resistance of a plant using the gene and protein.
The present invention relates to a RH8 (DEAD-box RNA helicase 8) gene encoding a positive regulator protein for drying stress. More specifically, the present invention relates to a RH8 gene encoding a positive regulator protein for drying stress, Interacts with and acts as a positive regulator in the ABA signal transduction pathway and has been shown to be able to regulate the tolerance to dryness in plants using the same, It is expected that it will be used to improve the crops available to mankind and improve the productivity of plants.

Description

애기장대 DEAD-box RNA helicase RH 8을 이용한 식물체의 건조 스트레스 저항성 증진방법{Method for improving the resistance to drought stress using DEAD-box RNA helicase RH 8 in plants}[0001] The present invention relates to a method for enhancing dry stress resistance of plants using DEAD-box RNA helicase RH 8,

본 발명은 DEAD-box RNA helicase, RH 8 유전자, 단백질, 및 이를 이용한 식물체의 건조 스트레스 저항성을 증진시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a DEAD-box RNA helicase, a RH8 gene, a protein, and a method for enhancing dry stress resistance of a plant using the same.

식물은 고착성을 갖기 때문에, 지속적으로 빛, 극단적인 온도 및 수분 스트레스 등의 다양한 스트레스 환경에 노출 되고, 이 중 토양의 물 부족은 전 세계적으로 작물의 수확량 및 농산물 품질의 영향을 끼친다. 식물들은 증산 수분손실을 감소시키기 위한 기공개도의 조절 및 이온 수송 변경을 통해서 수분 스트레스의 불리한 효과를 덜어왔다. Since the plants are sticky, they are constantly exposed to various stress conditions such as light, extreme temperature and moisture stress, among which water shortage in the soil affects the yield of crops and the quality of agricultural products worldwide. Plants have relieved the adverse effects of water stress through controlled pore opening and ion transport changes to reduce the loss of water vapor.

한편, 식물 방어기작 중에 핵심인 앱시스산 (abscisic acid; ABA)은 건조 스트레스의 반응에서 특히 중요한 역할을 한다. 예컨대, 식물이 건조 스트레스에 노출되면, 식물은 잎에서 ABA 생합성이 증가 및 축적시킴으로써 반어 반응을 식물로 이어지는 신호 전달을 시작한다. 식물 보호 메카니즘을 포함하는 대부분의 스트레스 연관 유전자들은 ABA에 의해 조절되기 때문에 ABA- 및 건조-신호전달 경로는 지속적으로 연구되어 왔으나, 이러한 특정 메카니즘은 여전히 명확하게 규명되지는 못하였다.On the other hand, abscisic acid (ABA) plays a particularly important role in the reaction of dry stress, which is the key to plant defense mechanisms. For example, when a plant is exposed to dry stress, the plant begins signaling the irony response to the plant by increasing and accumulating ABA biosynthesis in the leaves. Since most stress-associated genes, including plant protection mechanisms, are regulated by ABA, the ABA- and dry-signaling pathways have been studied extensively, but this specific mechanism has not yet been clearly elucidated.

ABA 신호 전달에는 몇 가지 단백질 인산화 효소 2C (PP2C) 유전자가 필요하며, 이 유전자들 중 애기장대에서 ABI1, ABI2, HAB1, HAB2, AHG1 및 PP2CA를 포함한 A 군 PP2C의 6 내지 9 개가 음성 조절인자로 간주되며, PP2CA는 ABA-매개 유전자의 발현을 차단하고, pp2ca 돌연변이체는 종자 발아 및 발아 후 성장 동안 ABA 과민성 표현형을 나타내지만 PP2CA가 과발현된 형질 전환 식물은 ABA 비 감수성 표현형을 나타내며, 또한, PP2CA는 SnRK2.6 키나아제의 억제에 의해 보호 세포에서 음이온 채널 활성을 조절하는 것으로 추가로 보고되었다. 이러한 결과는 PP2CA가 ABA 신호 전달에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.Some protein kinase 2C (PP2C) genes are required for ABA signaling, and 6 to 9 of the A group PP2Cs, including ABI1, ABI2, HAB1, HAB2, AHG1 and PP2CA in Arabidopsis, PP2CA blocks the expression of the ABA-mediated gene, the pp2ca mutant exhibits the ABA hypersensitive phenotype during seed germination and post-germination growth, while the transgenic plant with overexpression of PP2CA exhibits the ABA non-susceptible phenotype and the PP2CA Was further reported to modulate anionic channel activity in protected cells by inhibition of SnRK2.6 kinase. These results suggest that PP2CA plays an important role in ABA signal transduction.

한편, 최근 연구에 따르면 RNA helicase를 포함한 핵산 경로와 관련된 일부 유전자가 비생물적 스트레스에 대한 방어 반응에 관여한다고 보고되고 있는데, RNA helicase는 원핵 생물과 진핵 생물에서 발견되는 유비쿼터스 효소이며, 헬리 케이즈 작용에 에너지를 제공하기 위해 ATP-의존적 방식으로 이중 RNA 2 차 구조의 풀림을 촉매한다. 또한, 서열 수준에서, RNA helicase는 SF1 내지 SF5의 5 개의 군으로 나누어지며, DEAD-box RNA helicase로 알려진 SF2 superfamily는 애기장대 게놈에 58 개의 구성원을 포함하는 가장 큰 RNA helicase 군이다. DEAD-box RNA helicase는 ATP 가수 분해 및 이중 가닥 풀기와 관련된 7-8 개의 보존 모티프를 포함하며, 기능적으로 성숙한 구조로 완성되기 전에 RNA는 비 기능적 2 차 구조로 존재한다. 따라서 DEAD-box RNA helicase는 RNA unwinding 활성을 통해 RNA와 ribonucleoprotein 구조를 재구성하는데 관여한다. Recent studies have reported that some genes related to the nucleic acid pathway, including RNA helicase, are involved in defense responses to abiotic stress. RNA helicase is a ubiquitous enzyme found in prokaryotes and eukaryotes, Lt; RTI ID = 0.0 > ATP-dependent < / RTI > In addition, at the sequence level, the RNA helicase is divided into five groups of SF1 to SF5, and the SF2 superfamily known as DEAD-box RNA helicase is the largest group of RNA helicases containing 58 members in the Arabidopsis genome. DEAD-box RNA helicase contains 7-8 conserved motifs related to ATP hydrolysis and double strand breaks, and RNA is present in a nonfunctional secondary structure before it is completed to functionally mature. Therefore, DEAD-box RNA helicase is involved in the reconstitution of RNA and ribonucleoprotein structure through RNA unwinding activity.

DEAD-box RNA helicase의 ribosome biogenesis, mRNA 접합, siRNA 유전자 침묵 및 비 감각 매개 mRNA 붕괴와 같은 여러 기능이 밝혀졌으며, 또한, ABA 신호 전달 및 비생물적 스트레스 반응을 조절하는데 있어서도 DEAD-box RNA helicase의 중요성이 입증되고 있으나 (한국등록특허 10-1052565), RNA helicase의 활성은 아직 완전히 밝혀지지 않았다.Several functions such as ribosome biogenesis of DEAD-box RNA helicase, mRNA splicing, siRNA gene silencing and non-sensory mediated mRNA collapse have been identified, and DEAD-box RNA helicase has also been shown to regulate ABA signaling and abiotic stress response Although the importance has been demonstrated (Korean Patent No. 10-1052565), the activity of RNA helicase has not yet been fully understood.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명자들은, 식물의 건조 스트레스에 있어 RH 8 유전자가 PP2CA와 상호작용하고, ABA 신호전달 기전에서 양성 조절인자 (positive regulator)로서의 역할을 규명하였으며, 상기 유전자를 침묵시킬 경우, ABA 저감수성 및 가뭄에 민감한 표현형을 나타낸다는 것을 확인하여, 이에 기초하여 본 발명을 완성하게 되었다.DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and the present inventors have found that RH 8 gene interacts with PP2CA in the drying stress of plants and plays a role as a positive regulator in the ABA signal transduction mechanism And confirmed that the gene silences the ABA hypersensitive and drought-susceptible phenotype. Based on this finding, the present invention has been completed.

본 발명의 목적은 건조 스트레스에 대한 양성적 조절인자 (positive regulator) 단백질을 암호화하며, 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 RH 8 (DEAD-box RNA helicase 8) 유전자를 제공하는 것이다.The object of the present invention is to provide a RH8 (DEAD-box RNA helicase 8) gene comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, which encodes a positive regulator protein against the dry stress.

본 발명의 다른 목적은 상기 유전자 또는 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진 RH 8 (DEAD-box RNA helicase 8) 단백질을 유효성분으로 포함하는, 식물체의 건조 스트레스 저항성 증진용 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a composition for enhancing the dry stress resistance of a plant, which comprises the above gene or a RH8 (DEAD-box RNA helicase 8) protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 as an active ingredient.

본 발명의 또 다른 목적은 RH 8 (DEAD-box RNA helicase 8) 단백질을 암호화하는 유전자를 식물체에 형질전환시킴으로써 식물체의 건조 스트레스에 대한 저항성을 증진시키는 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a method for enhancing resistance to dry stress of a plant by transforming a gene encoding a RH8 (DEAD-box RNA helicase 8) protein into a plant.

그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. However, the technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 건조 스트레스에 대한 양성적 조절인자 (positive regulator) 단백질을 암호화하며, 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 RH 8 (DEAD-box RNA helicase 8) 유전자를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a RH8 (DEAD-box RNA helicase 8) gene comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, which encodes a positive regulator protein against dry stress.

본 발명은 상기 유전자 또는 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진 RH 8 (DEAD-box RNA helicase 8) 단백질을 유효성분으로 포함하는, 식물체의 건조 스트레스 저항성 증진용 조성물을 제공한다.The present invention provides a composition for promoting dry stress resistance of a plant, which comprises the above gene or a RH8 (DEAD-box RNA helicase 8) protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 as an active ingredient.

본 발명은 (a) RH 8 (DEAD-box RNA helicase 8) 단백질을 암호화하는 서열번호 1의 유전자를 식물체에 형질전환시키는 단계, 및The present invention relates to a method for producing a plant comprising the steps of: (a) transforming a gene of SEQ ID NO: 1 encoding a RH8 (DEAD-box RNA helicase 8)

(b) 상기 형질전환된 식물체에서 RH 8 (DEAD-box RNA helicase 8) 단백질을 과발현시키는 단계를 포함하는, 식물체의 건조 스트레스 저항성 증가방법을 제공한다.(b) over-expressing the RH8 (DEAD-box RNA helicase 8) protein in the transformed plant.

본 발명의 일 구현예로, 상기 RH 8 단백질은 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the RH8 protein may comprise the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.

본 발명은 상기 방법에 의해 건조 스트레스 저항성이 증진된 형질전환 식물체를 제공한다. The present invention provides a transgenic plant improved in dry stress resistance by the above method.

본 발명의 일 구체예로, 상기 식물체는 애기장대인 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the plant is a Arabidopsis thaliana.

본 발명은 건조 스트레스에 대한 양성 조절인자 (positive regulator) 단백질을 암호화하는 RH 8 (DEAD-box RNA helicase 8) 유전자에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 식물의 건조 스트레스에 있어서 상기 RH 8 유전자가 PP2Cs와 상호작용하고, ABA 신호전달 기전에서 양성 조절인자 (positive regulator)로서의 역할을 수행하는바, 이를 이용하여 식물체에서 건조에 대한 내성을 조절 할 수 있는 효과를 확인하였으므로, 상기 RH 8 유전자의 발현 조절을 통해 인류가 이용할 수 있는 작물 등의 개량에 활용하고, 이로 인해 식물의 생산성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.The present invention relates to a RH8 (DEAD-box RNA helicase 8) gene encoding a positive regulator protein for drying stress. More specifically, the present invention relates to a RH8 gene encoding a positive regulator protein for drying stress, Interacts with and acts as a positive regulator in the ABA signal transduction pathway and has been shown to be able to regulate the tolerance to dryness in plants using the same, It is expected that it will be used to improve the crops available to mankind and improve the productivity of plants.

도 1a는, RH 8에 대한 DEAD-box RNA helicase 코어 도메인의 개략도를 나타낸 것이며, 도 1b는 다른 생물체로부터의 DEAD-box RNA helicase 단백질에 의한 RH 8의 계통수를 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 2a는, 효모 이중 혼성화 분석 (Yesst two-hybrid assay, Y2H)을 통해 확인한 결과를 나타낸 것이며, 도 2b는, pp2ca-GFP 융합단백질의 형광신호를 공초점 현미경으로 관찰한 결과이며, 도 2c는, 이분자 형광 상보성 (Bimolecular Fluorescence Complementation, BiFC) 분석을 수행한 결과를 나타낸 것이다.
도 3a는, RH 8 단백질의 세포 내 위치를 RH 8-GFp 융합 단백질의 형광신호를 공초점 현미경으로 관찰한 결과 (흰색 막대 = 10 μm)이며, 도 3b는, ABA 처리 유무에 따른 발현 유무를 면역블롯팅을 실시하여 확인한 결과를 나타낸 것이다 (T : 총 세포, C : 세포질, N : 핵).
도 4a는, 야생형 (WT) 및 RH 8 돌연변이체의 RT-PCR 분석을 통한 RH 8 발현 확인 결과이고, 도 4b는, 야생형 (WT) 식물 및 rh 8, pp2ca, rh 8/pp2ca 돌연변이체에서의 RH 8 및 PP2CA 발현의 RT-PCR 분석 결과이며, 도 3c는, ABA 처리 조건에서 야생형 (WT) 및 RH 8 돌연변이체의 표현형, 도 3d는, ABA 처리 조건에서 야생형 (WT) 및 RH 8 돌연변이체의 발아율, 도 3e는, ABA 처리 조건에서 야생형 (WT) 및 RH 8 돌연변이체의 뿌리 길이 및 도 3f는, ABA 처리 조건에서 야생형 (WT) 및 RH 8 돌연변이체의 뿌리 길이 성장율을 비교한 결과를 나타낸 것이다.
도 5a는, ABA 또는 건조 스트레스 조건에서, 건조 표현형, 도 5b는, ABA 처리 조건에서 야생형 (WT) 및 RH 8 돌연변이체의 생중량, 도 5c는, ABA 처리 조건에서 야생형 (WT) 및 RH 8 돌연변이체의 잎 온도 및 도 5d는, ABA 처리 조건에서 야생형 (WT) 및 RH 8 돌연변이체의 기공개도를 비교한 결과를 나타낸 것이다.
도 6a는, ABA 또는 건조 스트레스 조건에서, 야생형 (WT), rh 8, pp2ca 및 rh8 / pp2ca 돌연변이체의 표현형, 도 6b는 ABA 또는 건조 스트레스 조건에서, 야생형 (WT), rh 8, pp2ca 및 rh 8 / pp2ca 돌연변이체의 녹색 자엽 비율, 도 6 c 및 도 6d는, ABA 또는 건조 스트레스 조건에서, 야생형 (WT), rh8, pp2ca 및 rh8 / pp2ca 돌연변이체의 뿌리 길이, 도 6e는, ABA 또는 건조 스트레스 조건에서, 야생형 (WT), rh8, pp2ca 및 rh8 / pp2ca 돌연변이체의 생중량 및 도 6f는, ABA 또는 건조 스트레스 조건에서, 야생형 (WT), rh8, pp2ca 및 rh8 / pp2ca 돌연변이체의 표현형 및 생존률을 비교한 결과를 나타낸 것이다.
도 7은, ABA 처리 조건에서 야생형 (WT), RH 8 및 pp2ca 돌연변이체의 PP2C 생채 내 포스파타아제 활성을 확인한 결과를 나타낸 것이다.
FIG. 1A shows a schematic diagram of the DEAD-box RNA helicase core domain for RH8, and FIG. 1B shows the results of analysis of the RH8 sequence by DEAD-box RNA helicase protein from other organisms.
FIG. 2A shows results obtained by a yeast two-hybrid assay (Y2H). FIG. 2B shows the fluorescence signals of the pp2ca-GFP fusion protein observed with a confocal microscope. FIG. , And Bimolecular Fluorescence Complementation (BiFC) analysis.
FIG. 3A shows the result of observing the intracellular position of the RH8 protein with a confocal microscope (white bar = 10 mu m) of the fluorescent signal of the RH8-GFp fusion protein, and FIG. 3B shows the presence or absence of the expression (T: total cells, C: cytoplasm, and N: nucleus).
Figure 4a shows the results of RH8 expression confirmation by RT-PCR analysis of wild-type (WT) and RH8 mutants and Figure 4b shows the results of RT-PCR analysis of wild type (WT) plants and mutants in rh8, pp2ca, rh8 / pp2ca mutants (WT) and RH8 mutants at ABA treatment conditions, Fig. 3d shows the results of RT-PCR analysis of wild-type (WT) and RH8 mutants at ABA treatment conditions 3E shows the root lengths of the wild type (WT) and RH8 mutants under ABA treatment conditions and FIG. 3F shows the results of comparing the root length growth rates of the wild type (WT) and RH8 mutants under ABA treatment conditions .
Figure 5a shows the dry weight of the wild-type (WT) and RH8 mutants at ABA treatment conditions, Figure 5b shows the wild type (WT) and RH 8 The leaf temperature of the mutant and Figure 5d show the results of comparing the pore openings of the wild-type (WT) and RH8 mutants under ABA treatment conditions.
Figure 6a shows the wild-type (WT), rh8, pp2ca and rh8 / pp2ca mutant phenotypes in ABA or dry stress conditions, Figure 6b shows wild type (WT) 6c and 6d show the root lengths of the wild type (WT), rh8, pp2ca and rh8 / pp2ca mutants in ABA or dry stress conditions, Fig. 6e shows the root lengths of ABA or dry In stress conditions, the live weight of the wild type (WT), rh8, pp2ca and rh8 / pp2ca mutants and Figure 6f shows the phenotype of the wild type (WT), rh8, pp2ca and rh8 / pp2ca mutants in ABA or dry stress conditions and Survival rates were compared.
Fig. 7 shows the results of confirming the phosphatase activity in wild-type (WT), RH8 and pp2ca mutants in the PP2C cells under ABA treatment conditions.

본 발명자들은, 식물의 건조 스트레스에 있어 RH 8 (DEAD-box RNA helicase 8) 유전자가 PP2Cs와 상호작용하고, ABA 신호전달 기전에서 양성 조절인자 (positive regulator)로서의 역할을 규명하여, 이에 기초하여 본 발명을 완성하였다.The inventors of the present invention have found that RH8 (DEAD-box RNA helicase 8) gene interacts with PP2Cs in the drying stress of plants and plays a role as a positive regulator in the ABA signal transduction mechanism, Thereby completing the invention.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 건조 스트레스에 대한 양성 조절인자 (pogitive regulator) 단백질을 암호화하는 RH 8 (DEAD-box RNA helicase 8) 유전자를 제공한다.The present invention provides a RH8 (DEAD-box RNA helicase 8) gene encoding a pogitive regulator protein for dry stress.

상기 RH 8 유전자는 바람직하게는, 서열번호 1의 염기서열로 이루어져 있으며, 상기 RH 8 유전자에 의해 암호화되는 단백질은 바랍직하게는 서열번호 2로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The RH8 gene preferably comprises the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, and the protein encoded by the RH8 gene may desirably be SEQ ID NO: 2, but is not limited thereto.

본 명세서에서 "양성 조절인자(positive regulator) 단백질"이란 생명현상 조절에서 증가방향으로 작용하는 단백질을 의미한다. 즉, 본 발명의 유전자인 PIR이 과발현되는 경우, ABA 민감도 증가, 및 건조 스트레스에 대한 저항성이 증가될 수 있다.As used herein, a "positive regulator protein" refers to a protein that acts in an increasing direction in the regulation of life events. That is, when the gene of the present invention, PIR, is overexpressed, resistance to ABA sensitivity increase and dry stress may be increased.

본 발명자들은 모든 A형 PP2Cs (PP2CA)와 단백질-단백질 상호 작용하는 단백질을 관찰하였고, 그 결과 건조 스트레스에 대한 음성 조절인자인 PP2CA와 상호 작용하는 단백질인 RH 8 (DEAD-box RNA helicase 8) 단백질을 동정하였고, 상기 단백질이 ABA 건조 스트레스 반응과 관련이 있는지 그 연관성을 규명하고자 하였다 (실시예 2 참조).We observed protein-protein interaction proteins with all A-type PP2Cs (PP2CA) and found that protein RH8 (DEAD-box RNA helicase 8), a protein that interacts with PP2CA, a negative regulator of dry stress And to determine whether the protein is related to the ABA drying stress response (see Example 2).

본 발명의 일실시예에서는, 35S : RH 8-GFP 융합단백질을 이용하여 RH 8 단백질이 핵 및 세포질에 위치함을 확인하였으며 (실시예 3 참조), 또한, 상기 RH 8 유전자를 침묵시킨 경우, 발아기 및 유묘기 단계에서 ABA에 대한 민감도가 감소한다는 것을 확인하였다 (실시예 4 참조). In one embodiment of the present invention, it was confirmed that the RH8 protein was located in the nucleus and cytoplasm using the 35S: RH8-GFP fusion protein (see Example 3). Further, when the RH8 gene was silenced, It was confirmed that the sensitivity to ABA was decreased at the germination stage and the weaning stage (see Example 4).

본 발명의 다른 일실시예에서는, 건조 상황에서 RH 8 유전자가 녹아웃된 돌연변이체 및 야생형 (WT)식물의 잎에서 잎 온도, 기공개도를 측정하여, RH 8 유전자 녹아웃에 의한 ABA 감수성 효과를 확인하였고 (실시예 5 참조), ABA 신호 전달 및 가뭄 스트레스 반응에서 PP2CA 사이의 기능적 상호 관계를 확인한 결과, RH8이 PP2CA를 조절하여, PP2CA의 상위 조절자임을 확인하였고, RH 8이 PP2CA 포스파타아제 활성을 억제하여, ABA 신호 전달을 활성화시키는 것을 구체적으로 확인하였다 (실시예 6 및 7 참조).In another embodiment of the present invention, leaf temperature and pore openness were measured in leaves of a mutant and wild type (WT) plant in which the RH8 gene was knocked out under dry conditions, and the effect of AB8 susceptibility by RH8 gene knockout was confirmed (See Example 5), functional interactions between PP2CA in ABA signal transduction and drought stress response were confirmed. As a result, RH8 regulated PP2CA to be an upstream regulator of PP2CA, and RH8 showed PP2CA phosphatase activity And activating ABA signaling (see Examples 6 and 7).

따라서, RH 8 단백질의 발현 또는 활성을 증진시킴으로써, 식물체의 건조 스트레스에 대한 내성을 증진시킬 수 있으며, 이에, 본 발명의 다른 양태로서, 본 발명은 RH 8 단백질의 발현 또는 활성 증진제를 유효성분으로 포함하는 식물체의 건조 저항성 증진용 조성물을 제공한다.Accordingly, by enhancing the expression or activity of the RH8 protein, the resistance to the dry stress of the plant can be enhanced. Accordingly, in another aspect of the present invention, the present invention provides a method for producing the RH8 protein, The present invention provides a composition for promoting dryness resistance of a plant.

상기 증진제는 RH 8 유전자의 서열, 상기 서열에 상보적인 서열 또는 상기 유전자 서열의 단편에 대한 mRNA에 상보적으로 결합하여 발현을 증진시키는 siRNA(small interference RNA), shRNA(short hairpin RNA), miRNA(microRNA), 리보자임(ribozyme), DNAzyme, PNA(peptide nucleic acids), 안티센스 뉴클레오티드 중 어느 하나인 것이 바람직하고, RH 8 단백질에 상보적으로 결합하여 활성을 억제하는 화합물, 펩티드(Peptide), 펩티드 미메틱스(Peptide Minetics), 항체, 또는 압타머(aptamer) 중 어느 하나인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The enhancer may be a small interference RNA (siRNA), a shRNA (short hairpin RNA), or a miRNA (complementary RNA) that complementarily binds to mRNA for a sequence complementary to the RH8 gene, microRNA, ribozyme, DNAzyme, PNA (peptide nucleic acids), and antisense nucleotide, and is preferably a compound that binds complementarily to RH8 protein to inhibit activity, a peptide, a peptide But is not limited to, any one of Peptide Minetics, an antibody, and an aptamer.

본 발명에서 상기 용어 "재조합"은 세포가 이종의 핵산을 복제하거나, 상기 핵산을 발현하거나 또는 펩티드, 이종의 펩티드 또는 이종의 핵산에 의해 암호화된 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.In the present invention, 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. Recombinant cells 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.

상기에서 용어 "벡터"는 세포 내로 전달하는 DNA 단편(들), 핵산 분자를 지칭할 때 사용된다. 벡터는 DNA를 복제시키고, 숙주세포에서 독립적으로 재생산될 수 있다. 본 발명에서 재조합 벡터의 바람직한 예는 아그로박테리움 투머파시엔스(Agrobacterium tumefaciens)와 같은 적당한 숙주에 존재할 때 그 자체의 일부를 식물 세포로 전이시킬 수 있는 플라스미드 벡터, pTRV1 또는 pTRV2일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 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. 상기 벡터는 식물 숙주를 적당하게 형질전환하는 것이 어려울 때 유리하게 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 재조합 벡터에서, 프로모터는 CaMV 35S, 액틴, 유비퀴틴, pEMU, MAS 또는 히스톤 프로모터일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. "프로모터"란 용어는 구조 유전자로부터의 DNA 업스트림 영역을 의미하며 전사를 개시하기 위하여 RNA 폴리머라아제가 결합하는 DNA 분자를 말한다.The term "vector" is used herein to refer to a DNA fragment (s), a nucleic acid molecule, which is transferred into a cell. The vector replicates the DNA and can be independently regenerated in the host cell. A preferred example of the recombinant vector in the present invention may be, but is not limited to, a plasmid vector, pTRV1 or pTRV2, capable of transferring a part of itself to a plant cell when present in a suitable host such as Agrobacterium tumefaciens , And other suitable vectors that can be used to introduce the DNA of the present invention into a plant host include viruses such as those that can be derived from double-stranded plant viruses (e.g., CaMV) and single-stranded viruses, Vector, e. G., An incomplete plant viral vector. The vector can be advantageously used when it is difficult to transform a plant host properly. Further, in the recombinant vector of the present invention, the promoter may be CaMV 35S, actin, ubiquitin, pEMU, MAS, or histone promoter, but is not limited thereto. The term "promoter " refers to a DNA upstream region from a structural gene and refers to a DNA molecule to which an RNA polymerase binds to initiate transcription.

본 발명의 또 다른 양태로서, 본 발명은 상기 재조합 벡터로 형질전환되어 건조 저항성이 증진된 식물체 및/또는 이의 종자를 제공한다. 이에 더하여, 본 발명은 상기 벡터로 식물체를 형질전환시켜 RH 8 유전자를 과발현시키는 단계를 포함하는 식물체의 건조 스트레스 저항성 증진방법을 제공한다. In another aspect of the present invention, the present invention provides a plant transformed with the above recombinant vector and having improved dry resistance and / or seeds thereof. In addition, the present invention provides a method for enhancing the dry stress resistance of a plant comprising the step of over-expressing the RH8 gene by transforming a plant with the vector.

본 발명에서 상기 식물(체)는 벼, 밀, 보리, 옥수수, 콩, 감자, 팥, 귀리, 수수를 포함하는 식량 작물류; 애기장대, 배추, 무, 고추, 딸기, 토마토, 수박, 오이, 양배추, 참외, 호박, 파, 양파, 당근을 포함하는 채소 작물류; 인삼, 담배, 목화, 참깨, 사탕수수, 사탕무우, 들깨, 땅콩, 유채를 포함하는 특용 작물류; 사과나무, 배나무, 대추나무, 복숭아, 양다래, 포도, 감귤, 감, 자두, 살구, 바나나를 포함하는 과수류; 장미, 글라디올러스, 거베라, 카네이션, 국화, 백합, 튤립을 포함하는 화훼류; 및 라이그라스, 레드클로버, 오차드그라스, 알파알파, 톨페스큐, 페레니얼라이그라스를 포함하는 사료작물류 등일 수 있으며, 가장 바람직하게는 애기장대 또는 고추이나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the plant (sieve) is a food crop including rice, wheat, barley, corn, soybean, potato, red bean, oats, sorghum; Vegetable crops including Arabidopsis, cabbage, radish, red pepper, strawberry, tomato, watermelon, cucumber, cabbage, melon, squash, onions, onions and carrots; Special crops including ginseng, tobacco, cotton, sesame seed, sugar cane, beet, perilla, peanut, and rapeseed; Fruit trees including apple trees, pears, jujube trees, peaches, sheep grapes, grapes, citrus fruits, persimmons, plums, apricots, and bananas; Roses, gladiolus, gerberas, carnations, chrysanthemums, lilies, tulips; And feed crops including rice, red clover, orchardgrass, alpha-alpha, tall fescue, perennialla grass, and the like, most preferably, but not limited to, Arabidopsis thaliana or red pepper.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the following examples are provided only for the purpose of easier understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.

[실시예][Example]

실시예Example 1. 실험준비 및 실험방법 1. Experimental Preparation and Experimental Methods

1-1. 효모 이중 혼성화 분석 (Yesst two-hybrid assay, Y2H)1-1. Yeast double-hybrid assay (Y2H)

효모 라이브러리 스크리닝을 위해서, PP2CA cDNA로부터 N-말단 19 아미노산 결실 구조체를 증폭시켰으며, 이를 pGBKT7 벡터에 클로닝하였다. 부분 PP2CA BD-구조체를 리튬 아세테이트-조절 전이 방법(Ito et al. 1983)을 사용하여 효모 균주 Y2Hgold에 도입하여 형질 전환시켰다. 이 때, Y2H 분석은 종래 알려진 방법대로 수행하였다.For yeast library screening, the N-terminal 19 amino acid deletion construct was amplified from PP2CA cDNA and cloned into the pGBKT7 vector. The partial PP2CA BD-construct was transformed by introduction into yeast strain Y2Hgold using the lithium acetate-regulated transfer method (Ito et al. 1983). At this time, Y2H analysis was performed according to a conventionally known method.

보다 구체적으로, 각 구조체는 전장 RH 8 및 PP2Cs를 각각 pGBKT7 및 pGADT7 벡터에 클로닝하여 제조 하였으며, 먹이 (bait) 및 사냥감 (prey)구조체는 리튬 아세테이트-조절 전이 방법(Ito et al. 1983)을 사용하여 효모 균주 AH109에 공동 형질 전환시켰다.More specifically, each construct was prepared by cloning full length RH8 and PP2Cs into the pGBKT7 and pGADT7 vectors, respectively. The bait and prey structures were constructed using the lithium acetate-controlled transfer method (Ito et al. 1983) And co-transformed into yeast strain AH109.

형질전환체는 SC-루이신-트립토판 배지로 선택하였고, 단백질-단백질 상호 작용의 지표로서 성장률을 측정하기 위해, interation selection 배지 (SC-아데닌-히스티딘-류신-트립토판) 상에 옮겼다. 시리얼(serial) 희석 분석을 위해, 기하급수적으로 성장한 효모세포를 수거하여, 멸균한 이중-증류수로 OD600값을 0.5로 조절하고, 각 효모 세포 배양액 5 ㎕은 10 μM의 ABA가 첨가되거나 미첨가된 SC-루이신-트립토판 배지 및 SC-아데닌-히스티딘-루이신-트립토판 배지상에 스팟팅하였다.Transformants were selected as SC-lucisin-tryptophan medium and transferred onto interation selection medium (SC-adenine-histidine-leucine-tryptophan) to measure the growth rate as an indicator of protein-protein interaction. For serial dilution analysis, exponentially growing yeast cells were harvested and the OD600 value was adjusted to 0.5 with sterile double-distilled water. 5 [mu] l of each yeast cell culture was incubated with 10 [mu] M ABA added or not added SC-luisin-tryptophan and SC-adenine-histidine-leucine-tryptophan plates.

1-2. 식물 재료 및 성장 조건1-2. Plant materials and growth conditions

애기장대 (Arabidopsis thaliana, 생태형 Col-0) 식물은 배합토 (피트모스 (peat moss) : 펄라이트 (perlite) : 질석 (vermiculite) = 9 : 1 : 1, v/v/v)에서 일상적으로 재배하였다. 이 때, 식물은 하루에 16 시간 낮/8 시간 밤 주기로 하여, 백색 형광등 세기 130 μ㏖ photons m-2s- 1 로 하여 빛을 비춘 24 ℃, 습도 60 % 조건 하에서 성장시켰으며, 애기장대 종자를 in vitro 배양하기 위해서, 70 % 에탄올로 1 분간 표면 살균하고, 2 % 수산화나트륨 (sodium hydroxide)으로 10 분간 처리하였다. 다음으로 상기 종자를 멸균 증류수로 10회 세척하여, 1 % 수크로즈 함유 Murashige and Skoog(1962)(MS) 한천 배지 (pH 5.7)에 파종하였으며, 4 ℃에서 2 일간 배양 한 후, 성장 챔버로 옮기고 전술한 바와 동일한 조건 하에서 성장시켰다. 이 때, T-DNA 삽입 라인 종자 rh 8-1 (SALK_016830), rh 8-2 (SALK_029698) 및 pp2ca (SALK_124564)는 Arabidopsis Biological Resource Center (http://www.arabidopsis.org/)로부터 수득하였다.Arabidopsis thaliana (Ecological Col-0) plants were routinely cultivated in blended soil (peat moss: perlite: vermiculite = 9: 1: 1, v / v / v). The plants were grown under the conditions of 24 ℃ and 60% humidity at the light intensity of 130 ĩmol photons m -2 s - 1 with a white fluorescence intensity of 16 hours / day / 8 hours / night. Were sterilized with 70% ethanol for 1 min and treated with 2% sodium hydroxide for 10 min. Next, the seeds were washed 10 times with sterilized distilled water and inoculated into Murashige and Skoog (1962) (MS) agar medium (pH 5.7) containing 1% sucrose. After incubation at 4 ° C for 2 days, the seeds were transferred to a growth chamber And grown under the same conditions as described above. At this time, T-DNA insertion line strains rh8-1 (SALK_016830), rh8-2 (SALK_029698) and pp2ca (SALK_124564) were obtained from the Arabidopsis Biological Resource Center (http://www.arabidopsis.org/).

또한, 후술할 이분자 형광 상보성 (Bimolecular Fluorescence Complementation, BiFC) 분석 실험을 위해, 담배 (Nicotiana benthamiana) 식물을 22 ℃에서 16 시간 낮/8 시간 밤 주기로 하여, 토양에서 재배하였다.Nicotiana benthamiana plants were cultivated in soil at 22 ° C for 16 hours / 8 hours at night for analysis of Bimolecular Fluorescence Complementation (BiFC) described below.

1-3. 기공개도 (Stomatal apearture)의 생물학적 검정1-3. Biological tests of Stomatal apearture

기공개도의 생물학적 검정을 위해, 5 주된 애기장대의 로제트 잎을 수확하여, 빛이 있는 조건으로 기공 개구 용액 (stomatal opening solution, SOS: 50 mM KCl, 10 mM MES-KOH, pH 6.15, 10 μM CaCl2)상에 부유시켰으며, 3 시간 동안 배양한 후, 상기 용액을 10 μM 및 20 μM ABA가 함유된 SOS 용액으로 교체하고, 2.5 시간을 더 배양하였다. 다음으로 각 샘플에서 기공을 측정하였으며, 각 실험은 세 번 독립적으로 수행하였다.For biological assays of pore openings, 5-week-old Arabidopsis rosette leaves were harvested and stomatal opening solution (SOS: 50 mM KCl, 10 mM MES-KOH, pH 6.15, 10 μM CaCl 2 2 ) and incubated for 3 hours, then the solution was replaced with SOS solution containing 10 [mu] M and 20 [mu] M ABA and further incubated for 2.5 hours. Next, pores were measured in each sample, and each experiment was performed three times independently.

1-4. 탈수 스트레스 처리1-4. Dehydration stress treatment

건조 내성 분석을 위해서, 야생형 (col-0), rh 8 녹아웃 돌연변이체 및 pp2ca/rh 8 이중 녹아웃 돌연변이 식물의 수분 손실율을 측정하였다.For dry tolerance analysis, water loss rates of wild-type (col-0), rh 8 knockout mutants and pp2ca / rh 8 double knockout mutants were measured.

보다 구체적으로, 3 주된 애기장대 식물을 토양에서 제거하여, 배양 접시로 옮긴 다음, 지정 시간에 생중량 (fresh weight)을 측정하여 수분 손실률을 결정하였다. 건조 내성은 이전에 기술된 바와 같이, 4 주된 사용하여 수행하였으며, 탈수 스트레스는 재급수 전까지는 물을 10 일 동안 물을 주지 않고, 2 일 동안 재급수를 통해서 탈수 스트레스를 주었다.More specifically, three weeks old Arabidopsis plants were removed from the soil, transferred to a culture dish, and the fresh weight was measured at the designated time to determine the water loss rate. Dry tolerance was performed using 4 weeks as previously described and dehydration stress was given water dehydration stress through re-watering for 2 days without water for 10 days until re-watering.

1-5. 이분자 형광 상보성 (Bimolecular Fluorescence Complementation, BiFC) 분석1-5. Analysis of Bimolecular Fluorescence Complementation (BiFC)

상기 효모 이중 혼성화 분석에서 확인된 단백질-단백질 상호작용을 더욱 확인하기 위해 식물세포에서 BiFC 방법을 이용하였다.BiFC methods were used in plant cells to further confirm the protein-protein interactions identified in the yeast double hybridization assay.

보다 구체적으로, BIFC 구조체를 제조하기 위하여, 종결코돈을 갖지 않는 RH 8 및 PP2CA의 전장 cDNA를 Spel/sall을 통해 35S-CYCE 및 35S-VYNE 벡터내로 서브 클로닝한 다음, 일시 발현을 위해서, 각각의 구조체를 갖는 Agrobacterium tumefaciens 균주 GV3101를 p19 균주와 혼합하여 유전자 silencing을 피하고, 1 ㎖ 바늘 없는 주사기를 사용하여 5 주된 담배 (Nicotiana benthamiana) 잎의 배축면에 침윤시킨 다음, 침윤 3일 후, 잎전편을 절단하고, 표피세포를 LSM Image Browser 소프트웨어가 설치된 공초점 현미경 (Zeiss 710 UV / Vis Meta, Oberkochen, Germany)으로 분석하였다.More specifically, in order to prepare a BIFC construct, full-length cDNAs of RH8 and PP2CA having no stop codon were subcloned into 35S-CYCE and 35S-VYNE vectors via Spel / sall, The Agrobacterium tumefaciens strain GV3101 with the construct was mixed with the p19 strain to avoid gene silencing. Using a 1 ㎖ needle - less syringe, 5 - week - old tobacco ( Nicotiana benthamiana ) After 3 days of infiltration, the epidermal cells were cut and the epidermal cells were analyzed with a confocal microscope equipped with LSM Image Browser software (Zeiss 710 UV / Vis Meta, Oberkochen, Germany).

1-6. PP2C 활성 분석1-6. PP2C activity assay

타입 2C 단백질 포스파타아제 분석은 RediPlate 96 EnzChek Serine / Threonine Phosphatase Assay kit (Invitrogen, Carlsbad, CA, USA)를 사용하여 제조자의 지시에 따라 수행하였다.Type 2C protein phosphatase assays were performed using the RediPlate 96 EnzChek Serine / Threonine Phosphatase Assay kit (Invitrogen, Carlsbad, Calif., USA) according to the manufacturer's instructions.

보다 구체적으로, 12 일 동안 MS 배지에서 재배된 모종을 100 μM의 ABA로 3시간 동안 처리하고, 대조군으로 사용될 모종은 ABA 처리 없이 그대로 두었다. 수확된 모종을 완충액 [100 mM Tris-HCl, pH 7.9, 100 mM NaCl, 20 mM MgCl2, 1 mM EGTA, 5 μM okadaic acid, 2 mM dithiothreitol, 및 1% protease inhibitor cocktail]에서 분쇄하고, 분쇄된 균질액을 14,000 × g에서 10 분간 원심 분리하고 상등액을 수집하여, 제조사의 지침에 따라 BCA 분석 키트 (Thermo Scientific, Rockford, IL, USA)를 사용하여 총 단백질을 정량하였다.More specifically, seedlings grown in MS medium for 12 days were treated with 100 [mu] M ABA for 3 hours and seedlings to be used as control were left without ABA treatment. The harvested seedlings were pulverized in buffer [100 mM Tris-HCl, pH 7.9, 100 mM NaCl, 20 mM MgCl 2 , 1 mM EGTA, 5 μM okadaic acid, 2 mM dithiothreitol, and 1% protease inhibitor cocktail] The homogenate was centrifuged at 14,000 x g for 10 minutes and the supernatant was collected and the total protein was quantitated using a BCA assay kit (Thermo Scientific, Rockford, IL, USA) according to the manufacturer's instructions.

포스파타아제 분석은 총 단백질 100 μg을 사용하여 수행되었으며, 반응은 기질 6,8-difluoro-4-methylumberlliferyl phosphate (DiFMUP)로 미리 코팅 된 99-웰 플레이트 상에 동일한 부피의 단백질을 투여함으로써 개시되었으며, 상기 기질은 단백질 포스파타아제 (protein phosphatase)에 의해 촉매되어 여기에는 355 nm 및 460 nm의 여기 및 방출 최대값이 각각 나타내는 DiFMU를 생성한다. 실온에서 15 분 배양 한 후, ELISA 판독기를 사용하여 형광을 모니터 하였다.Phosphatase assays were performed using 100 μg total protein and the reaction was initiated by the administration of the same volume of protein on 99-well plates pre-coated with substrate 6,8-difluoro-4-methylumberlliferyl phosphate (DiFMUP) , The substrate is catalyzed by protein phosphatase, which produces DiFMUs with excitation and emission maxima of 355 nm and 460 nm, respectively. After 15 min incubation at room temperature, fluorescence was monitored using an ELISA reader.

1-7. RNA 분리 및 1-7. RNA isolation and qRTqRT -- PCRPCR (quantitative reverse transcription- (quantitative reverse transcription- polymeragepolymerage chain reaction) 분석 chain reaction analysis

총 RNA는 탈수되거나, 박테리아 병원체로 감염된 애기장대 잎 조직으로부터 RNeasy Mini kit (Qiagen, Valencia, CA, USA)를 사용하여 추출하였다. 모든 RNA 샘플은 genomic DNA를 제거하기 위하여 RNA-free DNase로 다이제스트하였다. Total RNA was extracted from Arabidopsis leaf tissues dehydrated or infected with bacterial pathogens using the RNeasy Mini kit (Qiagen, Valencia, CA, USA). All RNA samples were digested with RNA-free DNase to remove genomic DNA.

분광 광도계로 정량화한 후, 총 RNA 1μg을 Transcript First Strand cDNA Synthesis kit (Roche, Indianapolis, IN, USA)를 이용하여 cDNA 합성에 사용하였다. 부수적으로, 역전사효소 없이 cDNA를 합성하여 qRT-PCR를 수행하여 cDNA 샘플에서 genomic DNA의 오염 가능성을 배제시켰다.After quantification with a spectrophotometer, 1 μg of total RNA was used for cDNA synthesis using the Transcript First Strand cDNA synthesis kit (Roche, Indianapolis, IN, USA). Incidentally, cDNA was synthesized without reverse transcriptase and qRT-PCR was performed to exclude possible contamination of genomic DNA in cDNA samples.

qRT-PCR 분석을 위해서, 합성된 cDNA는 하기 표 1의 특이 프라이머를 이용하여 증폭시켰다. 이 때, 모든 반응은 세 번 반복하여 수행하였으며, 애기장대 액틴8 (Arabidopsis actin8; AtACT8) 유전자를 정규화를 위해 사용하였다.For qRT-PCR analysis, the synthesized cDNA was amplified using the specific primers shown in Table 1 below. At this time, all reactions were repeated three times and the Arabidopsis actin8 (AtACT8) gene was used for normalization.

Figure 112017014779279-pat00001
Figure 112017014779279-pat00001

1-8. 핵 분획 (Nuclear fraction)을 이용한 핵으로의 이동 확인1-8. Confirmation of migration to nucleus using nuclear fraction

핵 분획 (Nuclear fraction)은 이전에 명시되어 있는 방법에 따라 수행하였다 (Kinkema et al. (2000)).Nuclear fraction was performed according to the previously described method (Kinkema et al. (2000)).

보다 구체적으로, 조직을 Honda 완충액 [2.5% Ficoll 400, 5% dextran T40, 0.4 M sucrose, 25 mM Tris-HCl pH 7. 4, 10 mM MgCl2, 10 mM b-mercaptoethanol, 및 proteinase inhibitor cocktail]에서 유발 (mortar)과 절구 (pestle)를 이용하여 균질화 시키고, 62μm 나일론 메쉬를 이용하여 여과시킨 다음, 0.5 %의 최종 농도로 Triton X-100을 첨가한 후, 상기 균질액을 아이스 상에서 15 분 동안 배양하고, 1,500 × g에서 5 분 동안 원심 분리시켰다. 이 후, 상등액을 수집 하여 (세포질 분획), 펠렛을 1 ㎖의 혼다 완충액에 재현탁시키고, microcentritube로 옮긴 다음, 상기 농축액을 100 × g에서 1 분간 원심 분리하여 전분 및 세포 잔해를 펠렛화하였으며, 상층액을 1,800 × g에서 5 분간 원심 분리하여 핵을 펠렛화 하였다.More specifically, the tissue at the Honda buffer [2.5% Ficoll 400, 5% dextran T40, 0.4 M sucrose, 25 mM Tris-HCl pH 7. 4, 10 mM MgCl 2, 10 mM b-mercaptoethanol, and proteinase inhibitor cocktail] The mixture was homogenized using mortar and pestle, filtered using a 62 μm nylon mesh, and then Triton X-100 was added to a final concentration of 0.5%. The homogenate was then cultured on ice for 15 minutes And centrifuged at 1,500 x g for 5 minutes. Then, the supernatant was collected (cytoplasmic fraction), and the pellet was resuspended in 1 ml of Honda buffer, transferred to a microcentritube, and the concentrate was centrifuged at 100 xg for 1 minute to pellet starch and cell debris, The supernatant was centrifuged at 1,800 x g for 5 minutes to pellet the nuclei.

이 때, 분리된 단백질은 항-GFP, 항-히스톤 H3 및 항-열 쇼크 단백질 90 항체로 웨스턴 블롯 분석을 사용하여 확인하였다.At this time, the separated proteins were identified using Western blot analysis with anti-GFP, anti-histone H3 and anti-heat shock protein 90 antibodies.

실시예Example 2. RH 8과  2. RH 8 and PP2CA의Of PP2CA 물리적 상호 작용 확인 Identify physical interaction

PP2CA의 분해에 영향을 미치는 상호 작용 단백질을 확인하기 위해서, 상기 실시예 1-1에 나타낸 바와 같이, PP2CA 단백질을 bait로 사용하고, 애기장대 cDNA 라이브러리를 prey로 사용하는 Y2H 스크리닝을 수행하였다. 이 때, 자가 활성화를 제거하기 위해서, N 말단 절단 형태의 PP2CA를 사용했으며, 몇 가지 PP2CA 상호 작용 단백질 후보를 분리하고 추가 분석을 위해 DEAD-박스 도메인을 포함하는 RNA 헬리케이즈인 RH 8 (AT4G00660)를 선택하였다 (도 1 참조). 이 때, RH8 단백질의 게놈 서열을 우리는 TAIR (Arabidopsis Information Resource, 확보하였으며, 상기 서열은 505 아미노산 잔기를 함유하는 단백질을 암호화하는 1562-bp 오픈 리딩 프레임을 포함한다.In order to identify the interacting proteins affecting the degradation of PP2CA, Y2H screening was performed using the PP2CA protein as a bait and the Arabidopsis cDNA library as a prey, as shown in Example 1-1 above. At this time, to remove the self-activation, PP2CA in the N-terminal truncation form was used, and several PP2CA interacting protein candidates were isolated and the RNA helicase RH8 (AT4G00660) containing the DEAD- (See Fig. 1). At this time, the genomic sequence of the RH8 protein was obtained by TAIR (Arabidopsis Information Resource), which contains a 1562-bp open reading frame encoding a protein containing 505 amino acid residues.

또한, EMBL-EBI (European Bioinformatics Institute) pFAM 도구 (http://pfam.xfam.org/)를 사용하여 검색된 단백질 도메인은 DEAD- 박스 및 헬리 케이즈 C-말단 도메인의 존재를 밝혀내었는바, 상기 RH 8 유전자가 RNA 헬리케이즈 특성을 가지고 있으며, 기능성 헬리카아제로 작용할 수 있음을 보여준다.In addition, the protein domain searched using the EMBL-EBI (pfam.xfam.org/) pFAM tool revealed the presence of DEAD-box and helicase C-terminal domain, 8 gene has RNA helicase properties and can function as a functional helicase.

AtRH8와 PP2CA 사이의 상호 작용을 확인하기 위해서, 도 2a에 나타낸 바와 같이, RH 8과 9 개의 A 군 PP2C로 1 대 1 Y2H 분석을 수행한 결과, RH 8과 PP2Cs 그룹 중 AHG 1, PP2CA 및 AIP 2와 상호 작용하는 것을 확인하였다.To confirm the interaction between AtRH8 and PP2CA, one-one Y2H analysis was performed with RH8 and nine Group A PP2Cs as shown in Fig. 2A. As a result, AHG1, PP2CA and AIP 2. ≪ / RTI >

또한, 식물 세포에서 PP2CA와 RH 8 사이의 상호 작용을 확인하기 위해서, 실시예 1-5에 나타낸 바와 같이, 이분자 형광 상보성 (Bimolecular Fluorescence Complementation, BiFC) 분석을 수행하였다.In addition, to confirm the interaction between PP2CA and RH8 in plant cells, Bimolecular Fluorescence Complementation (BiFC) analysis was performed as shown in Examples 1-5.

그 결과, 도 2b에 나타낸 바와 같이, 이전 연구 결과, PP2CA의 세포내 위치가 핵에 있다는 것을 보여주고 있고, 도 2c에 나타낸 바와 같이, PP2CA와 RH 8:VYNE의 공발현은 핵 내에서 뚜렷한 황색 형광 (YFP)을 유발하였으며, 이는 주로 DAPI 염색과 일치하는 핵을 나타내었다.As a result, as shown in FIG. 2B, previous studies have shown that the intracellular location of PP2CA is in the nucleus, and co-expression of PP2CA and RH8: VYNE, as shown in FIG. 2C, Fluorescence (YFP) was induced, which mainly showed nuclei consistent with DAPI staining.

상기 결과에 따라, PP2CA와 RH 8 단백질 사이의 물리적 상호 작용이 존재함을 확인할 수 있었다.Based on the above results, it was confirmed that there is a physical interaction between PP2CA and RH8 protein.

실시예Example 3. RH 8 단백질의 세포 내 위치 (Subcellular localization) 분석 3. Analysis of subcellular localization of RH8 protein

RH 8 단백질의 세포 내 위치를 확인하기 위해서, 담배 (Nicotiana benthamiana) 잎의 표피세포에 35S : RH 8-GFP (녹색 형광 단백질) 구조체를 갖는 Agrobacterium tumefaciens 균주 GV3101에 침투시켜 일시적으로 발현되도록 한 후, 현미경으로 GFP 형광을 관찰하였으며, 대조 염색으로 DAPI 염색을 통해 세포핵을 염색하였다.In order to confirm the intracellular location of the RH8 protein, the epithelial cells of Nicotiana benthamiana leaves were transiently expressed in Agrobacterium tumefaciens strain GV3101 having a 35S: RH 8-GFP (green fluorescent protein) structure, GFP fluorescence was observed under a microscope, and DAPI staining was performed to stain nuclei.

그 결과, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 주로 핵에서 GFP 형광이 발견되었으며, P-몸체 대조군으로써, DCP2와 일치하게 P-몸체에서 약하게 발현되는 것을 확인하였다.As a result, as shown in FIG. 3A, GFP fluorescence was mainly found in the nucleus, and it was confirmed that it was weakly expressed in the P-body in accordance with DCP2 as a P-body control.

또한, 핵 및 세포질 각각에 대해서, 분별 표지자로서, 히스톤 H3과 열 쇼크 단백질 90 (heat shock protein 90)과 함께 면역블롯팅을 사용하여 세포 분별 분석을 수행하였다.For each of the nucleus and cytoplasm, cell division analysis was performed using immunoblotting with histone H3 and heat shock protein 90 as fractional markers.

그 결과, 도 3b에 나타낸 바와 같이, ABA 미처리시에는 RH 8은 정제된 핵 부분에서만 검출되었으나, ABA 처리 2 시간 및 12 시간 후에는 상기 RH 8 단백질이 세포질에서 약하게 검출된 것을 확인하였다.As a result, as shown in FIG. 3B, RH8 was detected only in the purified nucleus portion when ABA was not treated, but it was confirmed that the RH8 protein was weakly detected in cytoplasm 2 hours and 12 hours after ABA treatment.

실시예Example 4. ABA 민감성 분석 확인 4. Confirm ABA Sensitivity Analysis

RH 8의 생체 내 기능을 연구하기 위해서, Arabidopsis Biological Resource Center에서 얻은 T-DNA 삽입 돌연변이체 (rh8-1 : SALK_016830C 및 rh8-2 : SALK_029698C)의 표현형 분석을 수행하였다.To study the in vivo function of RH8, phenotypic analysis of the T-DNA insert mutants (rh8-1: SALK_016830C and rh8-2: SALK_029698C) obtained from the Arabidopsis Biological Resource Center was performed.

그 결과, 도 4a에 나타낸 바와 같이, semi-qRT-PCR 분석에서는 돌연변이체에서 RH 8 발현을 나타내지 않았다.As a result, as shown in Fig. 4A, no semi-qRT-PCR analysis revealed RH8 expression in the mutant.

또한, RH 8 유전자의 녹아웃이 ABA 반응에 영향을 미치는지 조사하기 위해서, ABA에 대한 발아율과 1 차 뿌리 성장을 측정하였다.In order to investigate whether knockout of RH8 gene affects ABA response, germination rate and primary root growth for ABA were measured.

보다 구체적으로, 0.0 μM, 0.75 μM 또는 1.0 μM ABA를 함유 한 MS 배지에서 야생형 및 rh8 돌연변이체를 발아시킨 결과, 도 4b 및 도 4c에 나타낸 바와 같이, ABA를 처리하지 않은 경우에는, 야생형 (WT) 및 rh 8 녹아웃 돌연변이체 사이의 발아율 또는 1 차 뿌리 성장에서는 유의한 차이가 없었으나, ABA 처리 후, rh 8 녹아웃 돌연변이체의 발아율은 야생형 (WT) 식물의 발아율 보다 높은 것을 확인할 수 있으며, 또한, 도 4d 및 도 4e에 나타낸 바와 같이, rh 8 녹아웃 돌연변이의 1 차 뿌리는 야생형 (WT) 식물 보다 길게 나타나는 것을 확인할 수 있었다.More specifically, as a result of germination of wild type and rh8 mutants in MS medium containing 0.0 μM, 0.75 μM or 1.0 μM ABA, as shown in FIGS. 4B and 4C, when ABA was not treated, wild type (WT ) And rh 8 knockout mutants, but the germination rate of rh 8 knockout mutants was higher than that of wild type (WT) plants after ABA treatment, , And as shown in FIGS. 4D and 4E, it was confirmed that the primary roots of rh 8 knockout mutants appeared longer than the wild type (WT) plants.

상기의 결과에 따라, RH 8이 식물의 발아기 및 성장 단계에서 ABA에 감수성에 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있었다.Based on the above results, it was confirmed that RH 8 affects sensitivity to ABA in the germination and growth stages of plants.

실시예Example 5. RH 8 유전자가 녹아웃된 돌연변이체의 가뭄 내성 감소 확인 5. Identification of drought tolerance reduction of RH 8 gene knockout mutants

가뭄 스트레스에 대한 방어 반응에서 RH 8 기능을 확인하기 위해서, 상기 실시예 1-4의 방법에 따라, 야생형 (WT) 및 RH 8 돌연변이체를 10 일간 급수를 중단 후, 2 일간 재급수하여 가뭄 스트레스에 노출시켰다.In order to confirm the RH 8 function in the defense reaction against the drought stress, the wild type (WT) and RH 8 mutants were stopped for 10 days and then re-watered for 2 days according to the method of Example 1-4, Lt; / RTI >

그 결과, 도 5a의 상단에 나타낸 바와 같이, 충분한 급수 조건하에서는 야생형 (WT) 및 RH 8 돌연변이 사이에서 표현형 차이를 관찰하지 못하였으나, 도 5a의 중간에 나타낸 바와 같이, 가뭄 스트레스 이후, RH 8 돌연변이체는 야생형 (WT) 식물보다 더 시드는 것으로 나타났으며, 이 후, 회복을 위해 2 일 동안 재급수한 결과, 도 5a의 하단에 나타낸 바와 같이, 야생형 (WT) 식물의 생존율이 RH 8 돌연변이체의 생존율 보다 높게 나타는 것을 관찰할 수 있었다.As a result, no phenotypic difference was observed between the wild-type (WT) and RH8 mutants under sufficient watering conditions, as shown at the top of FIG. 5A. However, after the drought stress, (WT) plants were more susceptible than wild-type (WT) plants. Then, after 2 days of re-watering for recovery, the survival rate of the wild type (WT) The survival rate was higher than the survival rate.

다음으로, 분리된 로제트 잎의 탈수 처리 후의 생중량을 측정하여 수분 보유 능력을 평가하였다.Next, the fresh weight after the dehydration treatment of the separated rosette leaves was measured to evaluate the water holding ability.

그 결과, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 충분한 급수 조건하에서는 야생형 (WT) 및 RH 8 돌연변이 사이의 잎의 생중량에서 유의한 차이를 발견하지 못하였으나, 가뭄 스트레스 이 후, 야생형 (WT)에서 RH 8 돌연변이 보다 유의하게 높은 생중량 무게를 나타냈다.As a result, as shown in FIG. 5B, no significant difference was found in the leaf weight of the leaves between wild type (WT) and RH 8 mutants under sufficient water supply conditions. However, after drought stress, RH 8 Showed significantly higher live weight than mutants.

상기 결과는 RH 8이 침묵된 돌연변이체는 건조 스트레스에 대하여 민감한 표현형을 갖는다는 것을 확인할 수 있었다.The results show that mutants with RH8 silencing have a phenotype sensitive to dry stress.

또한, 수분 손실은 기공 크기에 영향을 받으며, 상기 기공 크기는 ABA 감도에 의해 결정되는바, ABA 처리 전후의 잎 온도 및 기공 크기를 측정하여 ABA 신호에서 RH 8의 역할을 알아보고자 하였다. 보다 구체적으로, 기공이 열리면, 증산률이 증가하고, 그래서 잎의 온도를 떨어뜨리는바, RH 8-침묵된 식물의 낮은 증산률이 기공개도 (stomatal aperture) 감소에 의한 것인지 확인하기 위해서, ABA를 처리한 후, 기공 크기를 측정하였다.In addition, the water loss was affected by pore size, and the pore size was determined by ABA sensitivity. The leaf temperature and pore size before and after ABA treatment were measured to investigate the role of RH8 in ABA signal. More specifically, when the pore is opened, the rate of transpiration increases, and thus the temperature of the leaves is lowered. To confirm that the low rate of RH 8-silenced plants is due to a decrease in stomatal aperture, ABA And the pore size was measured.

그 결과, 도 5c 및 도 5d에 나타낸 바와 같이, ABA를 처리하지 않은 경우에는, 야생형 (WT)과 RH 8 돌연변이 사이의 잎 온도 및 기공 크기에 유의한 차이가 없었으나, ABA를 처리한 경우에는, 도 5c에 나타낸 바와 같이, RH 8 돌연변이체의 잎 온도는 야생형 (WT) 식물의 잎 온도보다 유의하게 낮았으며, 또한, 도 5d에 나타낸 바와 같이, 20 μM ABA 처리 후, RH 8 돌연변이의 잎에서의 기공 크기가 야생형 (WT) 잎의 기공 크기보다 유의하게 더 큰 것을 확인하였다.As a result, as shown in Figs. 5C and 5D, there was no significant difference in leaf temperature and pore size between the wild-type (WT) and RH8 mutants when ABA was not treated, , The leaf temperature of the RH8 mutant was significantly lower than the leaf temperature of the wild type (WT) plants, as shown in Fig. 5C. Further, as shown in Fig. 5D, after 20 [mu] M ABA treatment, The pore size of the wild type (WT) leaf was significantly larger than that of the wild type (WT) leaf.

상기 결과를 종합하면, RH 8이 ABA 매개 신호전달에 있어서, 기공 크기를 조절함으로써, 가뭄 내성에 영향을 준다는 것을 확인할 수 있었다.Taken together, these results indicate that RH 8 affects drought tolerance by controlling pore size in ABA mediated signal transduction.

실시예 6. ABA 신호 전달 및 가뭄 스트레스에서 RH 8과 PP2CA 사이의 기능적 관계 확인Example 6. Identification of functional relationship between RH8 and PP2CA in ABA signal transduction and drought stress

ABA 신호 전달과 가뭄 스트레스 반응에서 RH 8과 PP2CA 사이의 기능적 관계를 밝히기 위해서, 두 개의 독립적인 단일 돌연변이체를 교차하여 rh8/pp2ca 이중 돌연변이를 제조하였고, 다양한 ABA 농도에서 녹색 자엽 비율 및 1 차 뿌리 성장률을 측정함으로써, 단일 및 이중 변이체에서 ABA 감수성 수준을 분석하였다.To elucidate the functional relationship between RH8 and PP2CA in ABA signal transduction and drought stress response, rh8 / pp2ca double mutants were crossed with two independent single mutants and green cotyledon percentage and primary root By measuring the growth rate, ABA susceptibility levels were analyzed in single and double mutants.

그 결과, 도 6a 내지 도 6d에 나타낸 바와 같이, ABA가 없는 경우, 야생형 (WT)과 돌연변이 식물간에 표현형 상에서의 차이점을 관찰하지 못하였으나, ABA 처리 후, pp2ca와 rh 8/pp2ca 돌연변이는 ABA 과민성 표현형을 나타낸 반면, rh 8 단일 돌연변이는ABA-감수성 표현형을 보였다.As a result, as shown in FIGS. 6A to 6D, in the absence of ABA, no difference in phenotype was observed between wild type (WT) and mutant plants. However, after ABA treatment, mutations of pp2ca and rh8 / While the rh 8 single mutation showed the ABA-susceptibility phenotype.

또한, 유묘기 (seeding stage) 단계에서 강화 또는 감소된 ABA 감수성이 성장 단계에서까지 유지되는지 여부를 확인하기 위해서, 로제트 잎의 생중량을 측정하여 증발 수분 손실을 평가하였다.In addition, the evaporation water loss was evaluated by measuring the fresh weight of the rosette leaves to determine whether the enhanced or reduced ABA susceptibility in the seeding stage was maintained at the growth stage.

그 결과, 도 6e에 나타낸 바와 같이, 야생형 (WT) 식물의 잎보다 pp2ca, rh 8/pp2ca 변이종의 잎 조직에서의 생중량이 더 높은 것을 확인하였다.As a result, as shown in Fig. 6 (e), it was confirmed that the fresh weight was higher in leaf tissues of mutants of pp2ca and rh8 / pp2ca than those of wild type (WT) plants.

또한, 야생형 (WT) 식물 및 rh 8, pp2ca, rh 8/pp2ca 돌연변이체의 가뭄 스트레스에 대한 반응을 조사한 결과, 도 6f 좌측에 나타낸 바와 같이, 충분한 급수 조건에서는 야생형 (WT) 식물과 돌연변이 식물 사이에 표현형 상의 차이가 관찰되지 않았으나, 도 6f 중간에 나타낸 바와 같이, 10 일 동안 급수를 중단한 후, pp2ca 및 rh8/pp2ca 돌연변이체는 가뭄 내성 표현형을 나타내었으며, 도 6f 우측에 나타낸 바와 같이, 2 일 간 재급수 후 pp2ca와 rh8/pp2ca 생존률은 각각 86.4 % 및 83.7 %로 야생형 (WT) 식물의 25.5 %의 생존률 보다 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다.In addition, as a result of a study on the response to drought stress of wild type (WT) plants and rh 8, pp2ca, rh 8 / pp2ca mutants, it was found that, at a sufficient water supply condition, But no phenotypic differences were observed in the rats. As shown in the middle of Fig. 6f, after stopping watering for 10 days, the pp2ca and rh8 / pp2ca mutants showed a drought resistant phenotype. As shown on the right side of Fig. Survival rates of pp2ca and rh8 / pp2ca were 86.4% and 83.7% higher than those of wild type (WT) plants after rehydration.

상기 결과를 종합하면, RH 8이 PP2CA를 조절하여, PP2CA의 상위 조절자임을 확인할 수 있었다.Taken together, these results demonstrate that RH8 modulates PP2CA and is an upstream regulator of PP2CA.

실시예Example 7.  7. PP2CAPP2CA 포스파타아제 활성의 RH 8-매개 저해 확인 Confirmation of RH 8-mediated inhibition of phosphatase activity

RH 8이 PP2CA 포스파타아제 활성의 저해를 통해 ABA 신호 전달에 영향을 미치는 지를 확인하기 위해서, 12일 된 모종으로부터 총 단백질을 추출하여, PP2C 활성을 검출하였다.To determine if RH8 affects ABA signaling through inhibition of PP2CA phosphatase activity, total protein was extracted from 12 day old seedlings and PP2C activity was detected.

그 결과, 도 7에 나타낸 바와 같이, rh 8 돌연변이체의 PP2C 활성은 야생형 (WT) 식물체보다 높았으나, PP2CA 돌연변이체의 PP2C 활성은 야생형 (WT) 식물체보다 낮게 나타난 것을 확인하였다.As a result, as shown in Fig. 7, it was confirmed that the PP2C activity of the rh8 mutant was higher than that of the wild type (WT) but the PP2C activity of the PP2CA mutant was lower than that of the wild type (WT).

이에, RH 8이 PP2CA 포스파타아제 활성을 억제함으로써, ABA 신호 전달을 활성화 시킨다는 것을 확인할 수 있었다.Thus, it was confirmed that RH8 activates ABA signaling by inhibiting PP2CA phosphatase activity.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

<110> Chung-Ang University Industry-Academy Cooperation Foundation <120> Method for improving the resistance to drought stress using DEAD-box RNA helicase RH 8 in plants <130> MP17-037 <160> 2 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 1518 <212> DNA <213> DEAD-box RNA helicase 8_RH 8 <400> 1 atgaacaatc gaggaaggta ccctcctgga attggcgctg gccgtggagc ctttaaccct 60 aaccctaatt accaatcacg gtcgggttat caacaacatc cgccgcccca atacgttcaa 120 cgcggtaatt acgctcagaa tcaccaacaa cagtttcaac aagcgccgtc tcagccgcat 180 caataccaac agcaacagca gcaacaacaa caatggcttc gaagaggtca gatccccggc 240 ggtaacagta acggtgacgc tgttgtagaa gttgagaaaa ctgttcaatc cgaagttatc 300 gacccaaact cggaagattg gaaagcaagg ctaaaactac ctgcacctga tactcgatac 360 agaacagagg atgtgacagc caccaaaggg aacgagtttg aagattactt tttgaaacgg 420 gagcttctca tgggaatata tgagaagggt tttgaaagac cttctcctat tcaggaagag 480 agtattccaa ttgccttaac tggtagagat atccttgcca gagcaaagaa cgggactgga 540 aagaccgccg ccttttgtat tcctgtcttg gaaaaaattg accaagataa caacgttatt 600 caagctgtta taattgttcc gactcgagag ttagcccttc agacatcaca ggtctgtaaa 660 gagctgggta agcatttgaa gattcaagtc atggtgacca ctggtggcac cagtctgaaa 720 gacgatatca tgcgtttgta tcagcctgtt catttactgg taggaactcc tgggagaatt 780 ctggatctta ccaagaaagg tgtttgtgtt ttaaaagatt gttcggtgct tgttatggat 840 gaggctgaca agcttttgtc tcaagagttc caaccttcag tggaacattt gattagcttt 900 cttccagaaa gtcgtcagat tttgatgttc tcagccacct tccctgtcac tgtcaaggat 960 tttaaggata ggtttctgac gaatccttac gtcatcaatc tcatggatga acttacgctc 1020 aagggtatta cccaattcta tgctttcgtt gaagaaagac agaaaattca ttgcttgaat 1080 acactattct ccaagctgca aattaaccaa tcaatcatat tctgcaattc tgtaaatcgt 1140 gtggagctct tagccaagaa aatcacagaa cttgggtatt catgctttta catccatgca 1200 aagatgcttc aagaccaccg aaacagagtg ttccatgact tccggaatgg tgcatgccgt 1260 aatctcgtgt gtactgactt gttcacacgt ggtattgaca ttcaagccgt caatgtggtg 1320 ataaactttg atttcccaaa gaatgctgaa acttatctcc atagggttgg acgatcagga 1380 aggtttggcc atcttggtct agctgtgaat cttatcacct atgaagatcg atttaacctt 1440 taccggattg agcaagagct tggaacggag atcaagcaaa ttcctccaca tatcgatcag 1500 gcaatttatt gccaataa 1518 <210> 2 <211> 505 <212> PRT <213> DEAD-box RNA helicase 8_RH 8 <400> 2 Met Asn Asn Arg Gly Arg Tyr Pro Pro Gly Ile Gly Ala Gly Arg Gly 1 5 10 15 Ala Phe Asn Pro Asn Pro Asn Tyr Gln Ser Arg Ser Gly Tyr Gln Gln 20 25 30 His Pro Pro Pro Gln Tyr Val Gln Arg Gly Asn Tyr Ala Gln Asn His 35 40 45 Gln Gln Gln Phe Gln Gln Ala Pro Ser Gln Pro His Gln Tyr Gln Gln 50 55 60 Gln Gln Gln Gln Gln Gln Gln Trp Leu Arg Arg Gly Gln Ile Pro Gly 65 70 75 80 Gly Asn Ser Asn Gly Asp Ala Val Val Glu Val Glu Lys Thr Val Gln 85 90 95 Ser Glu Val Ile Asp Pro Asn Ser Glu Asp Trp Lys Ala Arg Leu Lys 100 105 110 Leu Pro Ala Pro Asp Thr Arg Tyr Arg Thr Glu Asp Val Thr Ala Thr 115 120 125 Lys Gly Asn Glu Phe Glu Asp Tyr Phe Leu Lys Arg Glu Leu Leu Met 130 135 140 Gly Ile Tyr Glu Lys Gly Phe Glu Arg Pro Ser Pro Ile Gln Glu Glu 145 150 155 160 Ser Ile Pro Ile Ala Leu Thr Gly Arg Asp Ile Leu Ala Arg Ala Lys 165 170 175 Asn Gly Thr Gly Lys Thr Ala Ala Phe Cys Ile Pro Val Leu Glu Lys 180 185 190 Ile Asp Gln Asp Asn Asn Val Ile Gln Ala Val Ile Ile Val Pro Thr 195 200 205 Arg Glu Leu Ala Leu Gln Thr Ser Gln Val Cys Lys Glu Leu Gly Lys 210 215 220 His Leu Lys Ile Gln Val Met Val Thr Thr Gly Gly Thr Ser Leu Lys 225 230 235 240 Asp Asp Ile Met Arg Leu Tyr Gln Pro Val His Leu Leu Val Gly Thr 245 250 255 Pro Gly Arg Ile Leu Asp Leu Thr Lys Lys Gly Val Cys Val Leu Lys 260 265 270 Asp Cys Ser Val Leu Val Met Asp Glu Ala Asp Lys Leu Leu Ser Gln 275 280 285 Glu Phe Gln Pro Ser Val Glu His Leu Ile Ser Phe Leu Pro Glu Ser 290 295 300 Arg Gln Ile Leu Met Phe Ser Ala Thr Phe Pro Val Thr Val Lys Asp 305 310 315 320 Phe Lys Asp Arg Phe Leu Thr Asn Pro Tyr Val Ile Asn Leu Met Asp 325 330 335 Glu Leu Thr Leu Lys Gly Ile Thr Gln Phe Tyr Ala Phe Val Glu Glu 340 345 350 Arg Gln Lys Ile His Cys Leu Asn Thr Leu Phe Ser Lys Leu Gln Ile 355 360 365 Asn Gln Ser Ile Ile Phe Cys Asn Ser Val Asn Arg Val Glu Leu Leu 370 375 380 Ala Lys Lys Ile Thr Glu Leu Gly Tyr Ser Cys Phe Tyr Ile His Ala 385 390 395 400 Lys Met Leu Gln Asp His Arg Asn Arg Val Phe His Asp Phe Arg Asn 405 410 415 Gly Ala Cys Arg Asn Leu Val Cys Thr Asp Leu Phe Thr Arg Gly Ile 420 425 430 Asp Ile Gln Ala Val Asn Val Val Ile Asn Phe Asp Phe Pro Lys Asn 435 440 445 Ala Glu Thr Tyr Leu His Arg Val Gly Arg Ser Gly Arg Phe Gly His 450 455 460 Leu Gly Leu Ala Val Asn Leu Ile Thr Tyr Glu Asp Arg Phe Asn Leu 465 470 475 480 Tyr Arg Ile Glu Gln Glu Leu Gly Thr Glu Ile Lys Gln Ile Pro Pro 485 490 495 His Ile Asp Gln Ala Ile Tyr Cys Gln 500 505 <110> Chung-Ang University Industry-Academy Cooperation Foundation <120> Method for improving the resistance to drought stress using          DEAD-box RNA helicase RH 8 in plants <130> MP17-037 <160> 2 <170> KoPatentin 3.0 <210> 1 <211> 1518 <212> DNA <213> DEAD-box RNA helicase 8_RH 8 <400> 1 atgaacaatc gaggaaggta ccctcctgga attggcgctg gccgtggagc ctttaaccct 60 aaccctaatt accaatcacg gtcgggttat caacaacatc cgccgcccca atacgttcaa 120 cgcggtaatt acgctcagaa tcaccaacaa cagtttcaac aagcgccgtc tcagccgcat 180 caataccaac agcaacagca gcaacaacaa caatggcttc gaagaggtca gatccccggc 240 ggtaacagta acggtgacgc tgttgtagaa gttgagaaaa ctgttcaatc cgaagttatc 300 gacccaaact cggaagattg gaaagcaagg ctaaaactac ctgcacctga tactcgatac 360 agaacagagg atgtgacagc caccaaaggg aacgagtttg aagattactt tttgaaacgg 420 gagcttctca tgggaatata tgagaagggt tttgaaagac cttctcctat tcaggaagag 480 agtattccaa ttgccttaac tggtagagat atccttgcca gagcaaagaa cgggactgga 540 aagaccgccg ccttttgtat tcctgtcttg gaaaaaattg accaagataa caacgttatt 600 caagctgtta taattgttcc gactcgagag ttagcccttc agacatcaca ggtctgtaaa 660 gagctgggta agcatttgaa gattcaagtc atggtgacca ctggtggcac cagtctgaaa 720 gacgatatca tgcgtttgta tcagcctgtt catttactgg taggaactcc tgggagaatt 780 ctggatctta ccaagaaagg tgtttgtgtt ttaaaagatt gttcggtgct tgttatggat 840 gaggctgaca agcttttgtc tcaagagttc caaccttcag tggaacattt gattagcttt 900 cttccagaaa gtcgtcagat tttgatgttc tcagccacct tccctgtcac tgtcaaggat 960 tttaaggata ggtttctgac gaatccttac gtcatcaatc tcatggatga acttacgctc 1020 aagggtatta cccaattcta tgctttcgtt gaagaaagac agaaaattca ttgcttgaat 1080 acactattct ccaagctgca aattaaccaa tcaatcatat tctgcaattc tgtaaatcgt 1140 gtggagctct tagccaagaa aatcacagaa cttgggtatt catgctttta catccatgca 1200 aagatgcttc aagaccaccg aaacagagtg ttccatgact tccggaatgg tgcatgccgt 1260 aatctcgtgt gtactgactt gttcacacgt ggtattgaca ttcaagccgt caatgtggtg 1320 ataaactttg atttcccaaa gaatgctgaa acttatctcc atagggttgg acgatcagga 1380 aggtttggcc atcttggtct agctgtgaat cttatcacct atgaagatcg atttaacctt 1440 taccggattg agcaagagct tggaacggag atcaagcaaa ttcctccaca tatcgatcag 1500 gcaatttatt gccaataa 1518 <210> 2 <211> 505 <212> PRT <213> DEAD-box RNA helicase 8_RH 8 <400> 2 Met Asn Asn Arg Gly Arg Tyr Pro Pro Gly Ile Gly Ala Gly Arg Gly   1 5 10 15 Ala Phe Asn Pro Asn Pro Asn Tyr Gln Ser Ser Ser Gly Tyr Gln Gln              20 25 30 His Pro Pro Pro Gln Tyr Val Gln Arg Gly Asn Tyr Ala Gln Asn His          35 40 45 Gln Gln Gln Phe Gln Gln Ala Pro Ser Gln Pro His Gln Tyr Gln Gln      50 55 60 Gln Gln Gln Gln Gln Gln Gln Trp Leu Arg Arg Gly Gln Ile Pro Gly  65 70 75 80 Gly Asn Ser Asn Gly Asp Ala Val Val Glu Val Glu Lys Thr Val Gln                  85 90 95 Ser Glu Val Ile Asp Pro Asn Ser Glu Asp Trp Lys Ala Arg Leu Lys             100 105 110 Leu Pro Ala Pro Asp Thr Arg Tyr Arg Thr Glu Asp Val Thr Ala Thr         115 120 125 Lys Gly Asn Glu Phe Glu Asp Tyr Phe Leu Lys Arg Glu Leu Leu Met     130 135 140 Gly Ile Tyr Glu Lys Gly Phe Glu Arg Pro Ser Pro Ile Gln Glu Glu 145 150 155 160 Ser Ile Pro Ile Ala Leu Thr Gly Arg Asp Ile Leu Ala Arg Ala Lys                 165 170 175 Asn Gly Thr Gly Lys Thr Ala Ala Phe Cys Ile Pro Val Leu Glu Lys             180 185 190 Ile Asp Gln Asp Asn Asn Val Ile Gln Ala Val Ile Ile Val Pro Thr         195 200 205 Arg Glu Leu Ala Leu Gln Thr Ser Gln Val Cys Lys Glu Leu Gly Lys     210 215 220 His Leu Lys Ile Gln Val Met Val Thr Thr Gly Gly Thr Ser Leu Lys 225 230 235 240 Asp Asp Ile Met Arg Leu Tyr Gln Pro Val His Leu Leu Val Gly Thr                 245 250 255 Pro Gly Arg Ile Leu Asp Leu Thr Lys Lys Gly Val Cys Val Leu Lys             260 265 270 Asp Cys Ser Val Leu Val Met Asp Glu Ala Asp Lys Leu Leu Ser Gln         275 280 285 Glu Phe Gln Pro Ser Val Glu His Leu Ile Ser Phe Leu Pro Glu Ser     290 295 300 Arg Gln Ile Leu Met Phe Ser Ala Thr Phe Pro Val Thr Val Lys Asp 305 310 315 320 Phe Lys Asp Arg Phe Leu Thr Asn Pro Tyr Val Ile Asn Leu Met Asp                 325 330 335 Glu Leu Thr Leu Lys Gly Ile Thr Gln Phe Tyr Ala Phe Val Glu Glu             340 345 350 Arg Gln Lys Ile His Cys Leu Asn Thr Leu Phe Ser Lys Leu Gln Ile         355 360 365 Asn Gln Ser Ile Ile Phe Cys Asn Ser Val Asn Arg Val Glu Leu Leu     370 375 380 Ala Lys Lys Ile Thr Glu Leu Gly Tyr Ser Cys Phe Tyr Ile His Ala 385 390 395 400 Lys Met Leu Gln Asp His Arg Asn Arg Val Phe His Asp Phe Arg Asn                 405 410 415 Gly Ala Cys Arg Asn Leu Val Cys Thr Asp Leu Phe Thr Arg Gly Ile             420 425 430 Asp Ile Gln Ala Val Asn Val Val Ile Asn Phe Asp Phe Pro Lys Asn         435 440 445 Ala Glu Thr Tyr Leu His Arg Val Gly Arg Ser Gly Arg Phe Gly His     450 455 460 Leu Gly Leu Ala Val Asn Leu Ile Thr Tyr Glu Asp Arg Phe Asn Leu 465 470 475 480 Tyr Arg Ile Glu Gln Glu Leu Gly Thr Glu Ile Lys Gln Ile Pro Pro                 485 490 495 His Ile Asp Gln Ala Ile Tyr Cys Gln             500 505

Claims (6)

삭제delete 삭제delete 하기의 단계를 포함하는, 식물체의 건조 스트레스 저항성 증가방법:
(a) RH 8 (DEAD-box RNA helicase 8) 단백질을 암호화하는 서열번호 1의 유전자를 식물체에 형질전환시키는 단계, 및
(b) 상기 형질전환된 식물체에서 RH 8 (DEAD-box RNA helicase 8) 단백질을 과발현시키는 단계.
A method for increasing the dry stress resistance of a plant comprising the steps of:
(a) transforming the gene of SEQ ID NO: 1 encoding a RH8 (DEAD-box RNA helicase 8) protein into a plant, and
(b) Overexpressing the RH8 (DEAD-box RNA helicase 8) protein in the transformed plant.
제3항에 있어서, 상기 RH 8 단백질은 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진 것을 특징으로 하는, 방법.
4. The method of claim 3, wherein the RH8 protein comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.
제3항에 방법에 의해 건조 스트레스 저항성이 증진된 형질전환 식물체.
A transgenic plant having enhanced dry stress resistance by the method of claim 3.
제5항에 있어서, 상기 식물체는 애기장대인 것을 특징으로 하는, 형질전환 식물체.6. The transgenic plant according to claim 5, wherein the plant is a Arabidopsis thaliana.
KR1020170019627A 2017-02-13 2017-02-13 Method for improving the resistance to drought stress using DEAD-box RNA helicase RH 8 in plants KR101988712B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170019627A KR101988712B1 (en) 2017-02-13 2017-02-13 Method for improving the resistance to drought stress using DEAD-box RNA helicase RH 8 in plants

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170019627A KR101988712B1 (en) 2017-02-13 2017-02-13 Method for improving the resistance to drought stress using DEAD-box RNA helicase RH 8 in plants

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180093480A KR20180093480A (en) 2018-08-22
KR101988712B1 true KR101988712B1 (en) 2019-06-12

Family

ID=63452910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170019627A KR101988712B1 (en) 2017-02-13 2017-02-13 Method for improving the resistance to drought stress using DEAD-box RNA helicase RH 8 in plants

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101988712B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101052565B1 (en) * 2008-08-19 2011-08-01 동아대학교 산학협력단 New JR helicase gene and its use

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101052565B1 (en) * 2008-08-19 2011-08-01 동아대학교 산학협력단 New JR helicase gene and its use

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180093480A (en) 2018-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101894179B1 (en) Method for improving the resistance to drought stress using pepper transcription factor CaAIEF1 in plants
KR101775788B1 (en) Method for improving the resistance to the drought stress using CaDRT1 in plants
KR20220169823A (en) CaPRR2 gene and Method for improving the resistance to the drought or salt stress using CaPRR2 in plants
JP2009540822A (en) Use of plant chromatin remodeling genes to regulate plant structure and growth
US20200216855A1 (en) Disease Resistant Plants Containing HIR3 Gene and Method for making the plants thereof
KR102003114B1 (en) Method for improving the resistance to drought stress using pepper protein phosphatase CaAIPP1 in plants
KR101926961B1 (en) Method for improving the resistance to drought stress using pepper RING Finger E3 ligase CaDIR1 in plants
KR101926962B1 (en) Method for improving the resistance to drought stress using RING finger E3 ligase PIR in plants
KR101876635B1 (en) Method for improving the resistance to the drought stress using pepper E3 ligase CaDSR1 in plants
KR101988712B1 (en) Method for improving the resistance to drought stress using DEAD-box RNA helicase RH 8 in plants
KR102101691B1 (en) Method for improving the resistance to the drought stress using CaSIBZ1 in plants
KR20180039212A (en) Method for improving the resistance to the drought stress using pepper E3 ligase CaREL1 in plants
KR102190603B1 (en) Method for improving the resistance to the drought stress using pepper ERF transcription CaDRAT1 in plants
KR102101690B1 (en) Method for improving the resistance to drought stress using bZIP transcription factor CaAIBZ1 in plants
KR101894180B1 (en) Method for improving the resistance to drought stress using pepper transcription factor CaDRHB1 in plants
KR102555522B1 (en) CaGIR1 gene and Method for improving the resistance to the drought stress using CaGIR1 in plants
KR101775789B1 (en) CaMAF1 protein imlicated in drought tolerance and the use thereof
KR102630982B1 (en) Pepper transcription factor CaJAZ1-03 gene and method for improving the resistance to the drought stress using CaJAZ1-03 in plants
KR102516731B1 (en) Pepper transcription factor CaHAT1 gene and method for improving the resistance to the drought stress using CaHAT1 in plants
KR102516750B1 (en) Pepper transcription factor CaSIMK1 gene and method for improving the resistance to the drought stresses using CaSIMK1 in plants
KR102493485B1 (en) CaATP1 gene and Method for improving the resistance to the drought stress using CaATP1 in plants
KR102028498B1 (en) Method for improving the resistance to drought stress using RING finger E3 ligase CaASRF1 in plants
KR102047270B1 (en) Method for improving the resistance to the drought stress using CaUBP12 in plants
KR101998518B1 (en) Method for improving the resistance to the drought stress using CaSIR1 in plants and CaSIR1 gene
KR102092069B1 (en) Method for improving resistance to the drought stress using pepper E3 ligase CaAIRE1 in plants

Legal Events

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