KR20010110451A - Alteration of flowering time in plants - Google Patents

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리차드 에이취 리저
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Abstract

본 발명은 유전적 동정을 제공하고, 식물에서 개화시작 시기를 조절하는 부분인 FLOWERING LOCUS C(FLC) 유전자의 유전자 패밀리에 대한 정보를 이용한다. 이 정보는 개화시기를 선택적으로 변경할 수 있는 유전자도입 식물을 만들수 있게 한다. 이들 유전자들은 식물에서 개화시기를 지연시키도록 작용하기 때문에, FLC 단백질 활성의 증가는 개화시작 시기를 지연시키고, 반면에 FLC 활성의 억제는 개화시작 시기를 앞당긴다. 유전자 패밀리의 대표적인 샘플 번호를 설명하였다. 유전자 패밀리의 구성원은 또한 다른 식물종에도 작용하는 것으로 설명된다.The present invention provides genetic identification and uses information about the gene family of the FLOWERING LOCUS C (FLC) gene, which is the part that regulates the start of flowering in a plant. This information makes it possible to create transgenic plants that can selectively change the flowering time. Because these genes act to delay the flowering time in plants, an increase in FLC protein activity will delay the onset of flowering, while inhibition of FLC activity will hasten the onset of flowering. Representative sample numbers of gene families were described. Members of the gene family are also described as acting on other plant species.

Description

식물의 개화시기의 변경{ALTERATION OF FLOWERING TIME IN PLANTS}[0001] ALTERATION OF FLOWERING TIME IN PLANTS [0002]

식물의 생명주기(life cycle)에서 중요한 발육상의 전환은 영양생장 (vegetative growth)에서부터 개화(flowering)까지의 성장하는 묘목(Plantlet)의 변화를 말한다. 개화개시 시기는 야생 식물의 성공적인 번식에 결정적으로 중요하고, 대부분의 식물종(plant species)들은 개화시기를 정확하게 조절하기 위한 진화된 시스템을 가지고 있다. 이들 시스템은 개화를 조절하기 위해 환경 자극(environmental cues) 및 식물의 발육단계 모두를 모니터한다.An important developmental change in the life cycle of a plant is the change of growing plantlets from vegetative growth to flowering. The onset of flowering is crucial to the successful propagation of wild plants, and most plant species have an evolved system to precisely control flowering time. These systems monitor both environmental cues and plant development stages to regulate flowering.

통상적으로 모니터되는 두 가지 환경 자극은, 광주기(photoperiod) 및 온도이다. 광주기-반응 식물 실험에서, 일장(daylength)이 잎에서 감지되고, 개화 신호(flowering signals)가 잎으로부터 분열조직으로 전달되는 것으로 여겨진다.(Zeevaar,Light and the Flowering Process, Process, eds., D.Vince-Prue, B. Thomas and K.E. Cockshull, 137-142, Academic Press, Orlando, 1984.). 춘화처리(vernalization)로 알려진 과정에 의해, 저온에의 노출은 개화를 촉진한다. 춘화처리는 분열조직에 직접적으로, 어쩌면 개화신호를 받기에 적합하도록 함으로써 영향을 미친다.(Lang,Encyclopedia of Plant Physiology, ed., W. Ruhland, 15(Part 1), 1371-1536, Springer-Verlag, Berlin, 1965). 개화에 영향을 미칠 수 있는 다른 환경 자극은 광량 및 영양 상태를 포함한다.Two environmental stimuli that are typically monitored are photoperiod and temperature. In the photoperiod-response plant experiment, daylength is detected in the leaves and flowering signals are thought to be transferred from the leaves to the fissured tissue (Zeevaar, Light and the Flowering Process , Process, eds., D Vince-Prue, B. Thomas and KE Cockshull, 137-142, Academic Press, Orlando, 1984.). By a process known as vernalization, exposure to low temperatures promotes flowering. The vernalization process has an effect by directing it to the splitting tissue, perhaps by making it suitable for receiving the flowering signal. (Lang, Encyclopedia of Plant Physiology , ed., W. Ruhland, 15 (Part 1), 1371-1536, Springer-Verlag , Berlin, 1965). Other environmental stimuli that may affect flowering include light intensity and nutritional status.

또한 식물의 발육상태가 개화시기에 영향을 미칠 수 있다. 대부분의 종은 개화가 억제되는 미숙기(juvenile phase)를 거치고, 결국은 개화에 적합하게 되는 성숙기(adult phase)에 이르게 된다.(Poeting,Science, 250, 923-930, 1990). 이러한 "기(phase) 변화"는 식물을 생산적인 개화를 위한 적당한 크기에 이르게 한다.Also, the developmental state of the plant may affect the flowering time. Most species pass through the juvenile phase where flowering is inhibited and eventually reach the adult phase, which is suitable for flowering (Poeting, Science , 250, 923-930, 1990). This "phase change" leads to the appropriate size of plant for productive flowering.

개화에 관한 문헌에서, 발육상의 개화 경로는, 환경변수의 고려를 포함하지 않는 자율적인 것으로 종종 언급된다. 그러나, 자율적 경로와 환경 경로가 완전히 별개의 것은 아닌 것 같다. 예로, 담배의 일장에 중성인 종(day-neutral species)은 특정 수의 마디를 형성한 후에 개화한다. 따라서 이는, 전적으로 자율 경로를 통하여 개화되는 것으로 분류될 수 있다. 하지만, 접목 연구(grafting study)는 일장에 중성인 종 및 광주기-반응 담배 종이 유사한 변이가능한 개화신호에 반응한다는 것을 밝혔다(Lang et al.,Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 74, 2412-2416, 1997; McDaniel et al.,Plant J.,9, 55-61, 1996). 따라서 이들 경로의 잠재적인 생화학적 양상은 보존되는 것으로 여겨진다.In the literature on flowering, flowering flowering is often referred to as autonomous, not including consideration of environmental variables. However, it seems that autonomous and environmental paths are not completely separate. For example, a day-neutral species in a tobacco field blooms after forming a certain number of nodes. Thus, it can be classified as being entirely flown through autonomous pathways. However, a grafting study has shown that one-day neutral species and photoperiod-responsive tobacco species respond to similarly variable flowering signals (Lang et al., Proc. Natl Acad Sci USA , 74, 2412-2416, 1997; McDaniel et al., Plant J., 9, 55-61, 1996). The potential biochemical aspects of these pathways are therefore presumed to be conserved.

여러 종에서의 유전자 분석은 개화시기에 영향을 미치는 유전자를 밝혀냈다. 개화시기 유전자에 대한 가장 광범위한 유전자 분석은Arabidopsis thaliana에서 행해져왔다. Arabidopsis에서, 개화시기 유전자는 두 가지 접근법에 의해 밝혀졌다. 하나의 접근법은, 조기-개화 품종(early-flowering varieties)에 개화시기에 영향을 미치는 돌연변이를 유도하는 것이었다. 이런 돌연변이는 만기-개화(late-flowering) 또는 더욱 조기-개화를 유발할 수 있다. 만기-개화 돌연변이는, 유전자의 와일드-타입(wild-type)역할이 개화를 촉진시키는 유전자를 밝히고, 조기-개화 돌연변이는 개화 억제유전자를 밝힌다. Arabidopsis에서의 연구들은, 이것의 돌연변이가 특히 개화시기에 영향을 미치는 20개 이상의 유전자좌(loci) 및 발육의 다른 양상뿐 아니라 개화시기에 영향을 미치는 수 개의 다른 유전자좌를 밝혔다(e.g.det2, cop1, ga1andphyB)(Koornneef et al.,Ann. Rev. Plant Physiol., Plant Mol., Biol., 49, 345-370, 1998; Weigel,Ann. Rev. Genetics, 29, 19-39, 1995)Genetic analysis in many species has revealed genes that influence timing of flowering. The most extensive genetic analysis of flowering time genes has been done in Arabidopsis thaliana . In Arabidopsis, the flowering time gene was revealed by two approaches. One approach was to induce early-flowering varieties of mutations affecting flowering time. Such mutations can lead to late-flowering or earlier-flowering. The maturation-flowering mutation reveals genes whose wild-type role of the gene promotes flowering, and early-flowering mutations reveal flowering inhibitory genes. Studies in Arabidopsis have revealed several different loci affecting the flowering time, as well as other aspects of their mutation, particularly loci and development, which affect the flowering time (eg det2, cop1, ga1 and phyB) (Koornneef et al, Ann Rev. Plant Physiol, Plant Mol, Biol, 49, 345-370, 1998;...... Weigel, Ann Rev. Genetics, 29, 19-39, 1995)

개화시기에 영향을 미치는 유전자를 밝히는 다른 접근법은 개화시기의 자연적인 변이(variation)를 일으키는 유전적 기초를 측정하는 것이다. 실험실에서 가장 일반적으로 사용하는 Arabidopsis의 품종들은 조기-개화(품종)이지만, 대부분의 품종은 만기-개화되는 것들이다. 만기-개화 품종이 개화를 억제하는FRIGIDA (FRI)FLOWERING LOCUS C (FLC)의 두 유전자좌에 우성 대립유전자를 포함한다는 점에서 만기-개화 품종은 조기-개화 품종과 다르다(Sanda et al.,Plant Physiol., 111, 641-645, 1996; Lee et al.,Plant Journal, 6, 903-909, 1994 ; Clarke et al.,Mol. Gen. Genet., 242, 81-89, 1994; Koornneef et al.,Plant Journal, 6, 911-919,1994).Another approach to identifying genes that affect flowering time is to measure the genetic basis that causes a natural variation in flowering time. The most commonly used varieties of Arabidopsis in the laboratory are early-flowering (breed), but most varieties are expiration-flowering. The late-flowering varieties differ from the early-flowering varieties in that the late-flowering varieties contain dominant alleles at two loci, FRIGIDA (FRI) and FLOWERING LOCUS C (FLC) , which inhibit flowering (Sanda et al., Plant Physiol, 111, 641-645, 1996; . Lee et al, Plant Journal, 6, 903-909, 1994;.... Clarke et al, Mol Gen. Genet, 242, 81-89, 1994; Koornneef et al , Plant Journal , 6, 911-919, 1994).

개화시기 돌연변이체 및 개화시기에 자연적으로 발생하는 변이의 생리학적 분석은, Arabidopsis에서 개화는 다양한 경로에 의해 조절된다는 것을보여준다(Koornneef et al.,Ann. Rev. Plant Physiol., Plant Mol. Biol., 49, 345-370, 1998). 만기-개화가 일어나게 하는 돌연변이체의 하나의 그룹(fca, fpa, fve, fy, ld) 및 만기-개화의FLCFRI대립유전자를 포함하는 식물들은 유발된 조건(일장을 길게 함)에서 개화가 지연되고, 일장이 짧은 경우에 더 심하게 지연된다. 이들 만기-개화 계통(lines)들의 춘화처리는 만기-개화 표현형(phenotype)을 억제할 수 있다. 만기-개화 돌연변이체의 다른 그룹들(co, fd, fe, fha, ft, fwa, gi)은 긴 일장에 비교하여 짧은 일장에서 성장되었을 때, 개화시기의 조금의 차이 또는 차이가 없는 것을 보여준다. 더욱이, 이 그룹은 춘화처리에 거의 반응이 없는 것으로 나타났다. 각 그룹의 돌연변이를 포함하는 이중 돌연변이체는 단일-돌연변이체의 부모보다 늦게 개화하는 반면에, 하나의 그룹 내의 이중 돌연변이체는 각 단일-돌연변이체의 부모보다 훨씬 더 늦게 개화하지는 않는다(Koornneef et al.,Genetics, 148, 885-92, 1998). 따라서, 환경 및 발육 신호에 따라 개화 반응을 매개하는 대등한 개화경로가 있는 것으로 여겨진다. 광주기 경로는 긴 일장에서 개화를 촉진한다. 문헌에서 자율적(왜냐하면, 이 경로에서의 돌연변이에 의해 광주기 반응이 영향을 받지 않기 때문이다)이라고 언급되는 경로는, 나이(age) 또는 더 구체적으로는 식물이 개화하기에 적합한 발육 단계를 조절하는 것으로 여겨진다. 이 경로의 발육 역할에 대한 최근의 연구는, 자율적 경로의 돌연변이체가 이런 돌연변이체 식물이 미숙한 단계에서 성숙으로의 전이(adult transiton)가 지연된다는 것을 지시하는, 사상체 패턴(trichome pattern)의 변경과 같은 변화들을 나타낸다는 것을 설명한다(Telfer et al., Development, 124, 645-654, 1997).Physiological analysis of naturally occurring mutations in flowering time mutants and flowering time shows that flowering in Arabidopsis is regulated by various pathways (Koornneef et al., Ann. Rev. Plant Physiol., Plant Mol. Biol. , 49, 345-370, 1998). Plants containing a single group of mutants ( fca, fpa, fve, fy, ld ) and maturation -flowering FLC and FRI alleles that cause maturation -flowering have been shown to induce flowering in the induced condition Delayed, and delayed even more when the day is short. The vernalization treatment of these late-flowering lines can suppress the late-flowering phenotype. The other groups of cohort -flowering mutants ( co, fd, fe, fha, ft, fwa, gi ) show little or no difference in flowering time when grown in a short day compared to a long day. Moreover, this group showed little response to the sexualization process. Dual mutants containing mutations in each group bloom later than parents of single-mutants, whereas double mutants in one group do not flow much later than parents of each single-mutant (Koornneef et al Genetics , 148, 885-92, 1998). Thus, it is believed that there is an equal flowering pathway mediating the flowering reaction in response to environmental and developmental signals. The photoperiod pathway promotes flowering in a long day. Pathways referred to in the literature as autonomous (because the photoperiodic response is not affected by mutations in this pathway) is the age, or more specifically, the stage in which the plant regulates developmental stages suitable for blooming ≪ / RTI > A recent study of the developmental role of this pathway has shown that mutations in the autonomic pathway may alter the trichome pattern, which indicates that the adult transiton is delayed at the immature stage of these mutant plants (Telfer et al., Development, 124, 645-654, 1997).

돌연변이체 대립유전자fca, fpa, fve, fyld에 의한 또는 만기 개화 FLC 및 FRI 우성대립유전자의 존재에 의한 자율 경로의 차단(block)은 춘화처리에 의해 우회될 수 있다(Koornneef et al.,Ann Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol., 49, 345-370, 1998). 따라서, FLC 및 FRI은 춘화처리를 위해 필요한 것을 생산하는 유전자로 여겨질 수 있다. 다른 종들, 특히 Brassicas은 Arabidipsis와 같은 "회로(circuity)"를 가진 것으로 여겨진다. 이 같은 유사성은, Brassicas에서 우성개화억제인자 및 춘화처리와의 관계를 위해 철처하게 분석되어 왔다. 오일시드(oilseed)인 Brassica napus 및 B.rapa의 1년생 및 2년생 재배품종 사이의 주요한 차이점은, 춘화처리에 반응하는 개화시기를 조절하는 유전자에 의해 주어진다(Osborn et al., Genetics Society of America, 146, 1123-1129, 1997). B. napus 및 B.rapa의 1년생 X 2년생 품종의 형질분리집단에서의 정량형질좌(quantitative trait loci(QTLs))의 비교에 의하면, B. napus 및 B.rapa에서 춘화처리에 반응하여 만기-개화를 유발하는 2개의 주요한 QTLs들이 동일하게 될 것이라는 것을 보여주었다(Osborn et al., Genetics Society of America, 146, 1123-1129, 1997). B.rapa에서 2개의 개화시기를 결정하는 QTLs들을 재조합 근친교배 집단에서 분리하였고, 개화시기에 가장 효과를 가지는 QTLs은 VFR2(vernalization-responsive flowering time in rapa2)이었다. 더욱이, VFR2은 Arabidopsis의 FLC에 해당하는 것으로 여겨진다: 후자 대립유전자를 1년생의 조기-개화 품종에 유전자이입을 한 후 Arabidopsis 및 Brassicas의 비교를 가능하게 하는 교잡 프로브(hybridizatin probe)를 사용하여 고해상도에서 VFR2의 유전자자리를 결정하였고, FLC에 해당하는 프로브 만으로 VER2가 FLC 동족체임을 지시하는 VER2(<0.44㎝)와의 재조합 이벤트가 일어나지 않음을 발견하였다.Blocking of autonomous pathways by mutant alleles fca, fpa, fve, fy, and ld or by the presence of expiratory flowering FLC and FRI dominant alleles may be bypassed by the vernalization process (Koornneef et al. Ann Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. , 49, 345-370, 1998). Thus, FLC and FRI can be considered as genes that produce what is needed for the process of sexualization. Other species, especially Brassicas, are considered to have a "circuity" such as Arabidipsis. This similarity has been thoroughly analyzed in Brassicas for its relationship with dominant flowering inhibitors and vernalization treatments. The main difference between oilseed, Brassica napus and B. rapa, primary and biennial cultivars, is given by genes regulating flowering time in response to vernalization (Osborn et al., Genetics Society of America , 146, 1123-1129,1997). A comparison of the quantitative trait loci (QTLs) in the traits of the B. napus and B.rapa 1-year-old X 2-year-old cultivars shows that maturation in B. napus and B.rapa, - Osborn et al., Genetics Society of America, 146, 1123-1129, 1997). QTLs that determine two flowering times in B.rapa were isolated from the recombinant inbred group, and the QTLs that were most effective at flowering time were vernalization-responsive flowering time in rapa2 (VFR2). Furthermore, VFR2 is considered to correspond to the FLC of Arabidopsis: using the hybridizatin probe, which allows comparison of Arabidopsis and Brassicas after gene transfer into the early-flowering variety of the first year, The locus of VFR2 was determined, and it was found that only the probe corresponding to FLC had no recombination event with VER2 (<0.44 cm) indicating that VER2 is a FLC homolog.

개화시기는 농업 및 원예에 아주 중요하다. 원예작물에서, 생산품은 종종 꽃들이다. 식품, 사료작물, 또는 쌀, 밀, 옥수수, 보리 및 귀리와 같은 섬유작물, 콩, 캐놀라 및 목화와 같은 쌍자엽식물, 해바라기, 토마토, 브로콜리 및 다른 콩과식물들의 다른 종류에 있어서, 생산품은 종종 꽃 또는 개화의 결과물인 과일, 종자 또는 꼬투리이다. 개화시기 조절의 분자단계에서의 기초를 이해하는 것은 개화시기를 변경하는 유전자 조작에 의해, 꽃, 과일 및 종자 생산을 최적화하는 전략으로 이끌게 될 것이다. 예로, 어떤 작물에서 개화의 개시를 촉진시키는 것은, 성장 시즌이 아주 짧은 곳에서도 작물이 성숙될 수 있게 할 것이고, 또는 현재 하나의 작물만의 재배가 가능한 곳에서 다양한 작물의 재배를 가능하게 할 것이다.Flowering time is very important for agriculture and horticulture. In horticultural crops, products are often flowers. For other types of food crops, forage crops, or fiber crops such as rice, wheat, corn, barley and oats, dicots such as beans, canola and cotton, sunflowers, tomatoes, broccoli and other legumes, Or fruits, seeds or pods resulting from flowering. Understanding the basis of molecular timing of flowering time regulation will lead to strategies to optimize flower, fruit and seed production by genetic manipulation to alter flowering time. For example, promoting the onset of flowering in certain crops will allow the crop to mature even in the shortest growing season, or will enable the cultivation of a variety of crops where only one crop is currently available .

또한, 식물에 있어서 개화되지 않는 부분이 유용한 작물들이 있다. 이런 작물들에 있어서, 개화를 억제하거나 실질적으로 연기시키는 것이 이들 유용한 부분의 생산량을 증가시킬 것이다. 개화가 연기되거나 억제되면 바람직한 식물의 예로는, 알팔파 및 클로버와 같은 사료작물, 양배추 및 관련된 Brassicas, 시금치, 및 상추와 같은 채소를 포함한다. 사탕무 또는 감자와 같은 땅밑 부분이 사용되는 작물에 있어서 개화를 지연시키거나 억제하는 것은 생산량을 증가시킬 것이다. 또한, 사탕무에서 개화의 억제는 더 많은 에너지가 슈가(sugar)생산에 집중하도록 할 것이다. 마찬가지로, 나무 및 생물자원 작물의 생산은 개화를 지연시킴으로써 증가될 것이다. 따라서, 개화시기조절의 분자단계에서의 기초를 이해할 필요와 이에 대한중요한 이점이 있다.In addition, there are crops that are useful for parts that are not flowering in plants. In these crops, inhibiting or substantially delaying flowering will increase the yield of these useful fractions. Examples of preferred plants where the flowering is delayed or suppressed include feed crops such as alfalfa and clover, cabbage and related vegetables such as Brassicas, spinach, and lettuce. Delaying or inhibiting flowering in crops where underground parts such as sugar beets or potatoes are used will increase production. In addition, inhibition of flowering in sugar beets will allow more energy to concentrate on sugar production. Similarly, the production of wood and biomass crops will be increased by delaying flowering. Therefore, there is a need and an important advantage to understand the basis of the molecular stage of flowering control.

발명의 요약SUMMARY OF THE INVENTION

본 발명은 개화 억제의 중요한 조절 인자의 하나인FLOWERING LOCUS C(FLC)유전자의 유전자 패밀리를 포함한다. 본 발명은 이들 유전자로부터 발현된 폴리펩타이드 및 단백질뿐 아니라, 이들 유전자를 위한 DNA서열을 포함한다.The present invention includes a gene family of the FLOWERING LOCUS C (FLC) gene, which is one of the important regulators of flowering inhibition. The present invention includes DNA sequences for these genes, as well as polypeptides and proteins expressed from these genes.

또한 본 발명은 유전자도입 식물에서 FLC 단백질활성의 정도 또는 시기에 영향을 미치는 도입유전자의 존재에 의하여 같은 종의 비-유전자도입 식물로부터 개화특성이 변경된 유전자도입 식물에 관계된다.The present invention also relates to transgenic plants whose flowering characteristics have been altered from non-transgenic plants of the same species by the presence of transgenes that influence the degree or timing of FLC protein activity in transgenic plants.

본 발명이 목적은 식물종에서 개화시기를 변경시킬 수 있는 새로운 식물 품종를 만들고자 하는 자에게 도구(tool)를 제공하는 것이다. 식물에서 FLC유전자의 수준을 변경함으로써 식물 재배자의 원하는 바에 따라 개화시기를 이르게 또는 늦게 조절할 수 있다.The object of the present invention is to provide a tool to those who wish to make new plant varieties that can change the flowering time in plant species. By altering the level of the FLC gene in a plant, the flowering time can be adjusted early or late as desired by the plant grower.

이것은 식물들을 아주 유용한 방법으로 변형하는 것을 가능하게 한다. 개화는 개화식물에 있어서는 중요한 생리적 단계이기 때문에, 식물종에서 개화시기를 조작할 수 있는 능력은 어느 것을 더 요구하는 가에 따라, 식물에서 식물적 성장 또는 꽃 생산을 증가시키는 것을 가능하게 한다.This makes it possible to transform plants in a very useful way. Because flowering is an important physiological step in flowering plants, the ability to manipulate flowering time in plant species makes it possible to increase plant growth or floral production in plants, depending on which more demanding.

본 발명의 다른 목적의 이점 및 특징은 다음의 명세서 및 첨부된 도면으로부터 명확하게 될 것이다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following specification and attached drawings.

본 발명은 유전 공학에 의한 식물의 개화시기 조절에 관한 것이다. 특히, 본 발명은FLOWERING LOCUS C(FLC)유전자 패밀리(family)의 활성을 조작한 개화시기 조절에 관한 것이다.The present invention relates to the regulation of flowering time of plants by genetic engineering. In particular, the present invention relates to the regulation of flowering time by manipulating the activity of a family of FLOWERING LOCUS C (FLC) genes.

도1은 식물 유전자의 MADS박스 클래스의 구성원 중 상대적 관련정도에 대한계통발생도이다.Figure 1 is a phylogenetic diagram for relative relevance among the members of the MADS box class of plant genes.

본 명세서는 식물유전자의FLOWERING LOCUS C (FLC)패밀리의 유전자에 대한 핵산 및 단백질 서열에 직접 관련된다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 식물은 일반적으로 그들의 게놈 내에 하나 이상의 FLC유전자를 가지는 것으로 판명된다. 그러나, 이 FLC유전자들은 유사하며 동족체이다. 이들 유전자들이 변경된 개화 특징을 가진 유전자도입 식물을 만드는데 사용된다는 것이 여기에서 밝혀진다. 여기서 설명된 FLC유전자에 대한 지식으로, 식물에서 FLC의 활성을 억제시킴으로써 유전자도입 식물의 개화시기를 촉진시키거나, FLC활성을 증가시킴으로써 식물의 개화시기를 늦추는 것이 모두 가능하다. 따라서, 이것은 식물 재배자에게 재배자의 희망에 더 부합하도록 곡물의 개화시기 특징을 조작하기 위한 특별한 도구를 제공한다.This specification is directly related to the nucleic acid and protein sequences for the genes of the Planting Locus C (FLC) family of plant genes. As described below, plants are generally found to have more than one FLC gene in their genome. However, these FLC genes are similar and homologous. It turns out here that these genes are used to make transgenic plants with altered flowering characteristics. With knowledge of the FLC gene described here, it is possible to slow the flowering time of plants by promoting flowering time of transgenic plants or by increasing FLC activity by inhibiting the activity of FLC in plants. Thus, this provides the plant grower with a special tool for manipulating the flowering time characteristics of the grain to better match the grower's wishes.

아래에서 설명된 것은 수 개의 FLC유전자에 대한 핵산 및 아미노산 서열이다. 이러한 기록을 산출한 작업은, 여기서 FLC1이라 명명된Arabidopsis thaliana로부터 유전자의 분리 및 서열화로 시작되었다. 이들의 몇몇이 아래에서 논의된 이 정보 및 다른 유전 정보를 사용하여 수 개의 다른 FLC유전자들을 발견하였다. 모든 식물의 가장 작은 게놈의 하나를 가지기 때문에 식물 유전학 연구실에서 가장 광범위하게 연구되는 Arabidosis는, 여기서 FLC1, FLC2, 및 FLC3로 명명된, 적어도 3개의 FLC유전자들을 가지는 것으로 밝혀졌다. Arabidosis에서 발견된 3개의 FLC유전자로부터의 정보를 이용하여, Brassica로부터의 2개의 FLC유전자를 지금까지 밝혀오고 있다. 이들 유전자들은 모든 다른 식물 FLC유전자들이 공유하는 몇 가지의 특징들을 가지고 있다.Described below are nucleic acid and amino acid sequences for several FLC genes. The work that produced this record began with the sequencing and sequencing of the gene from Arabidopsis thaliana , named FLC1. Several of these have discovered several other FLC genes using this information and other genetic information discussed below. Because it has one of the smallest genomes of all plants, the most extensively studied Arabidosis in plant genetics laboratories has been found to have at least three FLC genes, designated here as FLC1, FLC2, and FLC3. Using information from three FLC genes found in Arabidosis, two FLC genes from Brassica have been identified so far. These genes have several characteristics shared by all other plant FLC genes.

FLC유전자들은 MADS박스 유전자들로 언급되는 유전자 카테고리의 일부분이다. MADS박스는 진화론적으로 관련된 전사인자(transcription factor) 그룹에 의해 공유된 아주 잘 보존된 모티프이다. MADS명칭은 공통된 MADS박스 도메인을 공유하는 것으로 처음으로 밝혀진 원형(original) 유전자에 대한 두문자어이다. 지금까지 밝혀져 온 많은 수의 MADS박스 유전자가 있고, 이들 유전자들을 하위그룹으로 조직하기 위한 작업을 진행 중이다. 식물에서 MADS박스 유전자들은 식물의 구조적 발육을 포함한 식물 발육의 많은 양태에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 여기서 밝혀진 2개의 FLC유전자(Arabidopsis의 FLC2 및 FLC3)들은, 그들의 작용은 이전에 알려지지 않았음에도,Arabidopsis게놈 서열화 노력의 일부분으로 이전부터 서열화되어왔다.FLC genes are part of the gene category referred to as MADS box genes. The MADS box is a very well-preserved motif shared by a group of evolutionarily related transcription factors. The MADS name is an acronym for the original gene that was first found to share a common MADS box domain. There are a large number of MADS box genes that have been discovered so far and work is underway to organize these genes into subgroups. MADS box genes in plants are known to affect many aspects of plant development including plant structural development. The two FLC genes identified here (FLC2 and FLC3 of Arabidopsis ) have been previously sequenced as part of the Arabidopsis genome sequencing effort, although their action has not been previously known.

Martin Yanofsky 및 Elena Alvarez-Buylla, UC San Diego 의해 처음으로 축적된 데이타를 이용하는 도1은,Arabidopsis및 옥수수로부터 지금까지 밝혀진 MADS-박스 단백질 중 상대적 관련도에 대한 계통발생도이다. 밝혀진 3개의 FLC유전자들은 다른 MADS박스 유전자들과 관련되는 것보다 서로 더 가깝게 관련된다는 것을 주목해야 한다.Figure 1, using data first accumulated by Martin Yanofsky and Elena Alvarez-Buylla, UC San Diego, is a phylogenetic tree for the relative relevance of the MADS-box proteins so far discovered from Arabidopsis and maize. It should be noted that the three FLC genes revealed are more closely related than those associated with other MADS box genes.

다음의 서열목록에서 설명된 것은,Brassica rapa로부터의 BrFLC1A 및 BrFLC1B뿐 아니라Arabidopsis thaliana로부터의 FLC1, FLC2, 및 FLC3의 cDNA 서열 및 이에 따라 유도된 아미노산 서열이다. 또한 아래에서 제시하고 있는 것은 약간의 서열 비교 정보이다. 이들 데이타는 Arabidosis로부터의 FLC1 및 FLC2 유전자는그들의 전체 길이에 걸쳐 60%가 동일하고, MADS박스 영역 밖의 전체 영역에 걸쳐 50%이상이 동일하다는 것을 나타낸다. MADS박스 유전자의 모두가 MADS박스 영역 자체내에서 상대적으로 높은 보존(conservation)을 가지기 때문에 후자의 비교가 더 중요하다. 이 분석의 목적을 위해, MADS박스 영역은 단백질 서열의 아미노 말단에서 최초 60 아미노산인 것으로 여겨진다. 이 서열 유사성의 정도는 종을 건너 유지되는 것으로 여겨진다. Brassica유전자들 BrFLC1A 및 BrFLC1B은, FLC1이 FLC2에 유사한 것보다 실제적으로 FLC1에 더 유사하다. Brassica유전자에 대한 FLC2의 동일성은 MADS박스 밖에서 50%보다 약간 더 작아서, FLC유전자 패밀리의 돌연변이체 중에서, 아미노산 수준에서의 동일성은 일반적으로 40%이상인 것으로 믿어진다. 따라서, MADS박스 영역 밖에서의 40%이상의 아미노산 동일성은 FLC유전자 패밀리의 한 구성원(member)임을 나타내는 표식이 된다.Described in the following sequence listing are the cDNA sequences of FLC1, FLC2, and FLC3 from Arabidopsis thaliana as well as BrFLClA and BrFLC1B from Brassica rapa and the amino acid sequences derived therefrom. What is also shown below is some sequence comparison information. These data show that the FLC1 and FLC2 genes from Arabidosis are 60% identical over their entire length, and are more than 50% identical over the entire region outside the MADS box region. The latter comparison is more important because all of the MADS box genes have relatively high conservation within the MADS box region itself. For purposes of this analysis, the MADS box region is considered to be the first 60 amino acids at the amino terminus of the protein sequence. The degree of sequence similarity is believed to be maintained across species. Brassica genes BrFLC1A and BrFLC1B are actually more similar to FLC1 than FLC1 is similar to FLC2. The identity of FLC2 to the Brassica gene is slightly less than 50% outside the MADS box, and among mutants of the FLC gene family, identity at the amino acid level is generally believed to be greater than 40%. Thus, an amino acid identity of greater than 40% outside the MADS box region is a marker indicating that it is a member of the FLC gene family.

다시 한번 도1의 계통발생학 챠트(chart)에 주의하라. Arabidopsis로부터의 3개의 일치된 FLC유전자 모두가, 다른 Arabidopsis MADS박스 유전자에 관계된 것보다 서로에 더 밀접하게 관련된다는 것은 중요하다. 식물에 의해 사용된 MADS박스 유전자의 풀 스펙트럼(full spectrum)은 알려져 있기 때문에(거의 완전한 게놈 서열화 노력으로부터 적어도 Arabidopsis에서), 일반적으로 이용가능한 서열분석 및 매칭 소프트웨어를 이용하여 도1에서 나타낸 바와 같은 유전자의 MADS박스 패밀리의 구성원에 대하여 어떤 새롭게 서열화된 유전자의 관련성에 관한 계획을 세울 수 있다. FLC유전자 패밀리의 구성원은 계통발생학적 서열분석에 의하여 Arabidopsis로부터의 다른 MADS박스 유전자보다 Arabidopsis의 FLC1, FLC2 또는 FLC3에 더 근접되게 위치하는 유전자이다.Again, pay attention to the phylogenetic chart of FIG. It is important to note that all three consensus FLC genes from Arabidopsis are more closely related to each other than to the other Arabidopsis MADS box genes. Because a full spectrum of MADS box genes used by plants is known (at least in Arabidopsis from a nearly complete genome sequencing effort), the gene (s) as shown in Fig. 1, using commonly available sequencing and matching software, The members of the MADS box family can plan for the relevance of any newly sequenced genes. Members of the FLC gene family are genes located closer to FLC1, FLC2 or FLC3 of Arabidopsis than other MADS box genes from Arabidopsis by phylogenetic analysis.

어떤 유전자가 FLC유전자 패밀리 구성원이라는 것을 확인하는 방법은 유전자의 식물 개화시기에 미치는 효과를 테스트하는 것이다. 아래의 실시예에서 설명된 것은 실제로 유전자도입 식물에서 개화를 지연시키도록 작용하는 FLC유전자를 밝히는 테스트들이다. 모델로 Arabidopsis를 사용하여 유전자도입된 식물에서 유사한 효과를 나타내는 가능한 FLC유전자를 테스트함으로써, 다른 식물종으로부터의 추정 FLC유전자의 활성이 확인될 수 있다.One way to confirm that a gene is a member of the FLC gene family is to test the effect of the gene on the plant flowering time. Described in the examples below are actually tests that identify FLC genes that act to delay flowering in transgenic plants. Using Arabidopsis as a model, the activity of the putative FLC gene from other plant species can be identified by testing possible FLC genes that exhibit similar effects in transgenic plants.

이 도구가 식물의 개화시기를 변경시키는 것을 가능하게 한다는 점이 강조되어야 한다. FLC의 정상적인 작용은 개화를 지연시키거나 또는 억제하는 것이다. 그러나, FLC유전자의 유전자서열의 유용성은 식물의 개화시기를 어느 한 방향으로 변경할 수 있게 한다. 내생 식물유전자의 발현을 억압-조절 또는 촉진-조절하는 몇 가지의 기술들이 현재 공지되어 있다. 유전자 발현을 억압-조절하기 위해, 유전자의 코딩(coding)서열의 안티센스 버젼(antisense version)이 식물 속으로 삽입될 수 있고, 또는 유전자 발현의 정도가 상호-억제(co-suppression)에 의해 낮아질 수 있고, 식물 속으로 인위적 유전자 구성물의 삽입에 의한 완전하게 이해되지 않은 현상은 종종 삽입된 유전자 및 그것의 다른 유전자 동족체 모두의 발현을 억압한다. 식물유전자의 발현을 촉진하기 위해 유전자의 여분의 복제본(copy)이 식물 속으로 삽입될 수 있고, 바람직하게는 점 라인(germ line)에 의한 식물 게놈의 변형에 의해, 그리고 선택된 프로모터(promoter)의 길이 및 특징을 적절하게 선택함으로써 식물의 세포 및 조직에서 고유한 유전자에 의해 생산된 단백질의 활성도가 감소될 수 있다.It should be emphasized that this tool makes it possible to change the flowering time of a plant. The normal function of FLC is to delay or inhibit flowering. However, the availability of the FLC gene sequence makes it possible to change the flowering time of a plant in either direction. Several techniques for suppressing-modulating or promoting-the expression of endogenous plant genes are now known. In order to suppress-regulate gene expression, an antisense version of the coding sequence of the gene may be inserted into the plant, or the degree of gene expression may be lowered by co-suppression And incompletely understood phenomena by the insertion of artificial gene constructs into plants often suppress the expression of both the inserted gene and its other gene homologs. An extra copy of the gene may be inserted into the plant to facilitate the expression of the plant gene, preferably by transformation of the plant genome by a germ line, By appropriately selecting the length and characteristics, the activity of the protein produced by a gene inherent in plant cells and tissues can be reduced.

식물 유전자 공학기술은 현재 어떤 유전자 구조체를 거의 모든 어떤 유용한 식물종으로 실제적으로 도입할 수 있는 시점에까지 발전해왔다는 것을 이해해야 한다. 그러나, 이 과정들은 여전히 어떤 무작위한 과정, 특히 주목할 만하게도 식물의 게놈 속으로 외래성 DNA의 삽입이 식물 게놈의 무작위한 위치에서 일어나는 과정들을 포함한다. 결과적으로, 식물 변형 과정으로부터 생기는 어떤 식물의 그룹에서, 다른 유전자 삽입 과정의 경우에 달성된 결과는 변할 것이고, 어떤 경우에는 극적으로 변할 것이다. 예로, 내생 식물 유전자의 다른 복제본의 단순한 유전자 삽입의 경우에, 많은 생산된 식물들은 조금 높은 내성 단백질 활성도를 가질 것이고, 다른 것들은 측정할 수 있는 변화가 없거나 또는 오히려 측정할 수 있는 활성이 감소될 것이다. 반면에, 몇몇은 활성도에서 실질적인 증가가 있을 것이다. 그러나, 각 구체적인 유전자 삽입에 있어서는 그 결과가 세대간에 일정한 경향이 있기 때문에, 이러한 변화가 안정된 결과를 얻을 수 없다는 것을 의미하지는 않는다. 따라서, 사실상 높은 활성을 가진 식물은 정상적 멘델식 유전에 의해 그들의 자손으로 유전될 수 있는 높은 활성을 가진 대립유전자를 가진다.It is important to understand that plant genetic engineering techniques have evolved to the point where any genetic construct can be practically introduced into virtually any useful plant species. However, these processes still involve some random process, notably the processes in which the insertion of exogenous DNA into the genome of a plant occurs at random places in the plant genome. As a result, in a group of plants resulting from plant transformation processes, the results achieved in the case of different gene insertion processes will vary, and in some cases will change dramatically. For example, in the case of simple gene insertion of other replicons of endogenous plant genes, many of the produced plants will have slightly higher resistance protein activity, others will have no measurable change or rather measurable activity . On the other hand, some will have a substantial increase in activity. However, for each specific gene insertion, the results tend to be constant across generations, so this does not mean that a stable outcome can not be obtained. Thus, plants with virtually high activity have alleles with high activity that can be inherited by their offspring by normal Mendelian heredity.

본 기술분야에서 알려진 바와 같이, 유전자도입 식물을 만들기 위해서는 식물에서 외래성 또는 내생인 삽입된 단백질 코딩 서열을 발현할 수 있는 유전자 구조체를 만들 필요가 있다. 또한, 유전자 구조체를 식물 내로 삽입하는 방법을 필요로 한다.As is known in the art, in order to produce a transgenic plant, it is necessary to construct a gene construct capable of expressing an exogenous or endogenous inserted protein coding sequence in the plant. In addition, a method of inserting a gene construct into a plant is required.

식물에서 단백질을 발현할 유전자 구조체를 만들기 위한 도구 및 기술은 현재 널리 공지되어 있다. 식물의 세포 내에서 폴리펩타이드 또는 단백질의 합성을 유발하도록 의도된 유전자 구조체는 단백질 코딩 서열로 알려진 DNA의 서열을 포함하여야 하는데, 이는 결과식물에 도입된 폴리펩타이드 또는 단백질의 서열을 구체적으로 열거하고 있다. 식물에서 발현되는 단백질 코딩 서열이 폴리펩타이드 또는 단백질을 생산하기 위해서는. 식물에서 발현되는 프로모터의 조절 하에 놓여야 하고, 또한 폴리아데닐레이션(polyadenylation)서열로 알려진 식물 전사종결서열에 의해 수행되어야 한다. 식물발현 프로모터는 식물에서 작동하는, 보통은 식물 유래 또는 바이러스(예, Cauliflower mosaic virus) 또는 박테리아(예, nopaline synthase promoter와 같은 Agrobacterium promoters )와 같은 식물 병원균으로부터유래하는 프로모터이다. 병원균으로부터의 식물 프로모터는 항상 식물 조직의 모두에서 실제적으로 단백질 코팅 서열을 발현하는 것을 의미하는 구조 프로모터(constitutive promoter)일 경향이 있다. 다른 식물 프로모터들은 조직 특이성(예, 과일 또는 꽃) 또는 발육 특이성(예, 신생 특이성 또는 노쇠 특이성과 같은 식물생의 단계)이 있는 것으로 알려져 있고, 반면에 다른 것들은 유인할 수 있는 것으로 의도된다(예, 히트 쇽된(heat shock) 또는 금속이온이 도입된 프로모트). 프로모터의 이들 형태의 일부는 생산되는 유전자도입 식물에 대한 의도된 효과에 따라 본 발명의 실시에 사용될 수 있다.Tools and techniques for making gene constructs that express proteins in plants are now well known. A gene construct intended to induce the synthesis of a polypeptide or protein in a plant cell should contain a sequence of DNA known as a protein coding sequence, which specifically enumerates the sequence of the polypeptide or protein introduced into the resulting plant . In order for a protein coding sequence expressed in a plant to produce a polypeptide or protein, It should be placed under the control of the promoter expressed in the plant and also by the plant transcription termination sequence known as the polyadenylation sequence. Plant expression promoters are promoters derived from plant pathogens, such as plant-derived or virus (e.g., Cauliflower mosaic virus) or bacteria (such as Agrobacterium promoters such as the nopaline synthase promoter) that work in plants. Plant promoters from pathogens tend to be constitutive promoters, meaning that they always express protein coat sequences in all of the plant tissues. Other plant promoters are known to have tissue specificity (e.g., fruit or flower) or developmental specificity (e.g., plant growth stage such as neonatal specificity or senescence specificity), while others are intended to be attractable , Heat shock, or promoted metal ions). Some of these forms of the promoter may be used in the practice of the invention depending on the intended effect on the transgenic plant being produced.

모든 유전적 구조체가 유전자 도입식물의 세포 내에서 폴리펩타이드 또는 단백질로 생산되도록 의도되지는 않는다. 조작의 목적이 식물에서 타켓 단백질의 활성 정도를 낮추고자 하는 것이라면, 유전적 구조체는 식물에서 단백질의 생산없이단백질 활성의 내생 수준을 낮추도록 의도될 수 있다. 이것을 수행하기 위한 하나의 공지된 방법은 안티센스(antisense) 테크놀러지를 사용하는 것인데, 이 테크놀러지에서, 타켓 유전자의 발현 동안 생성된 mRNA의 어떤 부분에 상보적인 mRNA 가닥(strand)을 식물 세포 내에 합성하게 하는 유전적 구조체을 생성한다. 안티센스 RNA는 타켓 mRNA의 번역(translation)을 방해하고, 적은 양의 단백질이 영향받은 식물세포에서 생산된다.Not all genetic constructs are intended to be produced as polypeptides or proteins within the cells of a transgenic plant. If the purpose of the manipulation is to lower the activity of the target protein in the plant, the genetic construct may be intended to lower the endogenous level of protein activity without production of the protein in the plant. One known method to accomplish this is to use antisense technology in which a mRNA strand that is complementary to a portion of the mRNA produced during the expression of the target gene is allowed to synthesize within the plant cell Genetic constructs are created. Antisense RNA interferes with the translation of target mRNA, and a small amount of protein is produced in affected plant cells.

유전자도입 식물을 만들기 위해 식물 내로 유전자를 도입하기 위한 몇 가지 방법들이 예시되고 있다. 가장 광범위하게 사용된 방법은 아그로박테리움-매개 변형(Agrobacterium-mediated transformation) 또는 가속된 입자 매개 변환 방법이다. 다양한 아그로박테리움-매개 변형기술들은, 박테리아내의 플라스미드(plasmid)로부터 식물세포의 게놈으로 DNA를 삽입하기 위하여 아그로박테리움 속(genus)의 식물 병원균의 재능을 이용한다. 입자 매개 식물변환 기술들은, 종종 유전자 건(gun)으로 불리는 장치로부터 식물의 세포 내로 가속화된 작은 캐리어 입자들로 코팅된 DNA를 사용한다. 이들 접근법의 완전한 방법들은, 변환된 세포로부터 완전히 성숙한, 형태적으로 정상적인 식물을 끌어낼 수 있는 기술들을 필요로 한다. 따라서, 이 기술들은 종종, 어떤 식물세포들이 변형되었는지를 확인하기 위한 선택 또는 스크리닝 프로토콜 및 단일의 변형된 식물세포들로부터 전체 식물을 이끌어 내기 위한 재생 프로코톨를 포함한다. 상기에서 언급한 바와 같이, 이들 기술들은 많은 식물종 및 많은, 어쩌면 모든 경제적으로 중요한 식물종들을 위해 사용되어 왔다. 또한 일렉트로포레이션(electroporation)과 같은 다른 기술들이 유전자도입식물을 만들기 위해 사용되어 오고 있다. 하지만, 근본적으로 여기에 설명된 발명의 경우에, 식물변형의 특별한 기술들은 중요하지 않다. 일단 식물이 유전적으로 조작되고, 유전자도입 식물이 만들어지면 최초 식물의 변형방법은 문제가 되지 않는다. 하나의 식물의 게놈 속으로 삽입된 도입유전자는 전통적인 식물 재배의 일반법칙에 의하여 유전적으로 조작된 식물의 자손에 완전하게 유전될 수 있다. 여기서의 도입유전자의 용어는 타켓 식물의 세포 내로 옮겨진 삽입 유전 구조체에 적용하기 위해 사용된다. 따라서, 여기서 사용된 바와 같이, 유전자도입 식물이라는 용어는 도입유전자와 같은 것을 지니는 식물을 칭한다.Some methods for introducing genes into plants to make transgenic plants are exemplified. The most widely used methods are Agrobacterium-mediated transformation or accelerated particle-mediated transformation. A variety of Agrobacterium-mediated transformation techniques utilize the plant pathogens of the genus Agrobacterium to insert DNA from the plasmids in bacteria into the genome of plant cells. Particle-mediated plant transformation techniques use DNA coated with small carrier particles that are often accelerated into plant cells from a device called a gene gun. Complete methods of these approaches require techniques that can extract fully mature, morphologically normal plants from transformed cells. Thus, these techniques often include a selection or screening protocol to identify which plant cells have been transformed and a regenerative procollol to elicit whole plants from single modified plant cells. As mentioned above, these techniques have been used for many plant species and many, perhaps all economically important plant species. Other technologies such as electroporation have also been used to make transgenic plants. However, in the case of the invention fundamentally described herein, special techniques of plant transformation are not important. Once a plant is genetically engineered and a transgenic plant is created, the first plant transformation method is not a problem. The transgene inserted into the genome of a plant can be completely inherited by the offspring of a genetically engineered plant by the general rules of traditional plant cultivation. The term transgene is used herein to apply to an inserted genetic construct that has been transferred into the cells of the target plant. Thus, as used herein, the term transgenic plant refers to a plant carrying the same as the transgene.

여기서 설명된 것은 식물 유전자 세트, FLC유전자에 관한 정보이다. 이들 유전자들은 종전부터 그들의 식물 내에서 고유한 또는 변형된 형태로 존재해 왔지만, 여기의 설명은 이들 유전자의 첫번째 분리된 형태인 것으로 여겨진다. 분리된 형태에 의해, 이 유전자들은 그들의 호스트 식물로부터 분리되어 왔다는 것을 의미한다. 현재 이들 유전자들로부터의 정보는 몇 가지 용도로 사용하기 위한 유전적 구조체를 만들기 위해 유전 및 이들의 구성요소를 생체 외에서 조작하는데 이용가능하다. 다른 의도된 용법은, 원하는 개화시기의 특징을 가진 식물을 재배 또는 만드는 것을 돕기 위한 FLC 유전자 활성의 패턴을 분석하고 결성하기 위해 유전자 도입 및 도입되지 아니한 식물의 진단 및 분석에 관한 것이다.Described here is information about plant gene sets, FLC genes. Although these genes have existed in their plants in their native or modified forms from now on, the explanation here is believed to be the first separate form of these genes. By separate forms, these genes have been isolated from their host plants. Currently, information from these genes can be used to engineer genetic and their components in vitro to create genetic constructs for use in some applications. Other intended uses relate to the diagnosis and analysis of plants that have not been transduced or introduced to analyze and form patterns of FLC gene activity to help grow or make plants with the characteristics of the desired flowering time.

아래에서 더 구체적으로 설명한 바와 같이, 예로, FLC의 돌연변이의 결과로 FLC활성이 부족한 식물은 활성 FLC대립유전자를 가진 식물보다 훨씬 일찍 개화한다. 와일드 타입의 FLC 활성을 가진 식물들은 FLC활성이 감소된 식물보다 약6배나많은 수의 잎을 가졌다. 더욱이, 정상보다 높은 수준으로 FLC를 발현하도록 유전적으로 조작된 식물들은 실질적으로 지연된 개화를 보여준다. 식물의 유전적 조작의 간편성 때문에, 아래에서 설명된 예들이 Arabidopsis에서 행해지면서, 같은 기술들이 다른 식물종에서도 적용될 것이다. 사실, FLC유전자들 사이의 높은 서열동일성은 하나의 식물종으로부터의 FLC유전자 패밀리 부분이 다른 종의 식물에서도 일반법칙에 따라 적용할 것이라는 것을 제시한다.As explained in more detail below, for example, plants lacking FLC activity as a result of FLC mutations bloom much earlier than plants with active FLC alleles. Plants with wild type FLC activity had about six times more leaves than plants with reduced FLC activity. Moreover, plants genetically engineered to express FLC at levels above normal show substantially delayed flowering. Because of the simplicity of genetic manipulation of plants, the following examples will be applied in Arabidopsis, and the same techniques will be applied to other plant species as well. In fact, the high sequence identity between FLC genes suggests that the FLC gene family portion from one plant species will be applied in accordance with general rules in other species of plants.

개화시기 조절 FLC유전자는 식물에서 개화시작의 억제인자이다. 개화를 조절하는 다른 유전자들은 이 유전자의 활성을 조절함으로써 작용하기 때문에, 개화시작 FLC 폴리뉴클레오타이드(polynucleotide)단편은 개화지연를 조절하는데 중심적인 역할을 한다. 그러나, 이 유전자는 식물에서 개화시기를 결정하는 유일한 인자인 것은 아니다. 예로, FRIGIDA(FRI)라 명명된 유전자좌는 FLC와 공동으로 작용하는 개화의 공동-억제인자이다(Lee et al., Plant Journal, 6, 903-909, 1994). 반대로 개화를 촉진하는 LUMINIDEPENDENS 유전자는 FLC 수준을 감소시킴으로써 개화를 촉진시킨다. 개화를 지연시키는 LUMINIDEPENDENS 활성이 부족한 돌연변이체에 있어서, 실질적으로 FLC수준이 증가되었다. 따라서, 개화시작 조절인자를 조작하는 것은 개화시작 시기를 조절하는 믿을 수 있는 방법이다.Flowering time control FLC gene is an inhibitor of flowering initiation in plants. Since other genes that regulate flowering work by regulating the activity of this gene, the start of flowering FLC polynucleotide fragments play a central role in regulating flowering delay. However, this gene is not the only factor that determines the flowering time in plants. For example, a locus named FRIGIDA (FRI) is a co-suppressor of flowering that cooperates with FLC (Lee et al., Plant Journal, 6, 903-909, 1994). Conversely, the LUMINIDEPENDENS gene, which promotes flowering, promotes flowering by reducing FLC levels. In mutants lacking LUMINIDEPENDENS activity that delayed flowering, the FLC level was substantially increased. Thus, manipulating flowering regulators is a reliable method of regulating flowering time.

FRI이 FLC 수준을 증가시키도록 작용하는 것이 또한 발견되었다. 사실, FLC 및 FRI 두 유전자들은 개화를 늦추도록 상호작용하는 두 개의 우성 대립유전자들이다. 전통적인 명명법을 사용하여, 소문자(예, fri, flc)는 열성 또는 불활성 대립유전자들을 의미하고, 대문자(예, FRI, FLC)는 활성의 우성 대립유전자들을 의미한다. 양 우성 대립유전자들은 개화시키를 늦추기 위해 정상적으로 필요로 한다. 따라서, 일찍 개화할 식물은 유전자 조합을 포함한다: fri/fri 및 flc1/flc1; fri/fri 및 FLC1/flc1; fri/fir 및 FLC1/FLC1; FRI/fri 및 flc1/flc1; 및 FRI/FRI 및 flc1/flc1. 개화시기를 늦추는 유전자 조합은 FRI/fri 및 FLC1/flc1; FRI/FRI 및 FLC1/flc1; FRI/fri 및 FLC1/FLC1; 및 FIR/FRI 및 FLC1/FLC1 이 될 것이다. 따라서 FLC1형태의 돌연변이체를 위한 비-유전자도입 계통(lines)의 테스트에 있어서, 활성 FLC1 대립유전자의 존재를 밝히기 위해, 알려지지 않은 활성의 FLC1 대립유전자를 포함하는 식물을 FRI대립유전자, 바람직하게는 동형접합의 FRI대립유전자를 포함하는 시험자 계통에 교배(cross)하는 것이 편리할 것이다.It has also been found that FRI acts to increase FLC levels. In fact, both FLC and FRI genes are two dominant alleles that interact to slow down flowering. Using conventional nomenclature, lower case letters (eg, fri, flc) refer to recessive or inactive alleles, and capital letters (eg, FRI, FLC) refer to active dominant alleles. Both dominant alleles are normally required to slow down the flowering. Thus, early-flowering plants include gene combinations: fri / fri and flc1 / flc1; fri / fri and FLC1 / flc1; fri / fir and FLC1 / FLC1; FRI / fri and flc1 / flc1; And FRI / FRI and flc1 / flc1. The gene combinations that slow the flowering time are FRI / fri and FLC1 / flc1; FRI / FRI and FLC1 / flc1; FRI / fri and FLC1 / FLC1; And FIR / FRI and FLC1 / FLC1. Therefore, in testing of non-transgenic lines for FLC1-type mutants, plants that contain an unknown FLC1 allele should be screened for FRI alleles, preferably, It would be convenient to cross the tester strain containing the homozygous FRI allele.

식물의 수명은 적어도 두 개의 단계, 식물적 성장 단계 및 생식 단계로 나누어질 수 있다. 대부분의 상업적으로 중요한 작물에 있어서, 식물적 성장 단계에서 식물의 크기 및 잎의 수를 증가시키는 성장을 계속한다. 생식 단계에서 개화가 시작된다. 이 시점에서, 대부분의 식물의 성장은 꽃, 과일 및 종자의 성장(또는 발달)을 말한다. 상업적으로 중요한 작물은, 수확할 시점의 균일성을 포함하여 원하는 특성을 가지도록 재배되어 오고 있다. 이것은 같은 조전에서 성장된 식물 집단에서 각 식물에 존재하는 잎의 수에서 높은 균일성을 가져오게 하였다. 현재 잎의 수의 균일성에 의해 개화시작 시기의 변경은 식물에 붙어 있는 잎의 수로써 종종 측정될 수 있다. 예로, 만일 식물에서 개화시작이 활성화되면, 그 식물은 일찍 개화가 시작되도록 활성화되지 않은 같은 조건 아래에서 성장한 같은 식물에 비하여 적은 수의 잎을 가지게 될 것이다. 더욱이, 또한 일찍 개화가 시작되도록 활성화된식물은 그 식물은 일찍 개화가 시작되도록 활성화되지 않은 같은 조건 아래에서 성장한 같은 식물에 비하여 짧은 식물적 성숙단계를 가지는 것이라 말할 수 있다. 마찬가지로, 식물이 개화를 늦게 시작하도록 개화시작이 억제되면, 그 식물은 개화가 늦게 시작되도록 억제되지 않은 같은 조건에서 성장한 같은 식물에 비하여 많은 잎을 가지게 될 것이다. 더욱이, 개화시작이 억제된 식물은 개화시작이 억제되지 아니한 같은 조건에서 성장한 같은 식물에 비하여 연장된 식물적 성장단계를 가질 것이라 말할 수 있다. 또한 개화시작 시기의 변화는 작용 시간으로 측정될 수 있다.The life span of a plant can be divided into at least two stages, a vegetative growth stage and a reproductive stage. For most commercially important crops, the growth continues to increase the plant size and number of leaves in the plant growth stage. Flowering begins at the fertilization stage. At this point, most plant growth refers to the growth (or development) of flowers, fruits and seeds. Commercially important crops have been grown to have the desired characteristics, including uniformity at the time of harvest. This resulted in high uniformity in the number of leaves present in each plant in the plant group grown in the same plant. Changes in the onset of flowering, due to the uniformity of the current number of leaves, can often be measured by the number of leaves attached to the plant. For example, if the initiation of flowering in a plant is activated, the plant will have fewer leaves than the same plant grown under the same conditions that were not activated to begin early flowering. Moreover, plants that are activated to start early bloom can be said to have a shorter plant maturation stage than the same plants grown under the same conditions that were not activated to start early blooming. Likewise, if the initiation of flowering is inhibited so that the plant begins flowering later, the plant will have many leaves as compared to the same plant grown under the same conditions, where flowering is not inhibited to start late. Moreover, it can be said that the plants with inhibited flowering start will have prolonged vegetative growth steps compared to the same plants grown under the same conditions without inhibiting flowering start. Also, the change in the flowering start time can be measured as the action time.

FLC유전자의 복제가 도입된 식물은 개화시작을 억제하도록 작용하는 와일드 타입(즉, 내생의)의 개화시기조절 코팅 영역을 또한 포함할 수 있다. 식물 게놈으로 일단 도입되면 FLC 유전자는 개화시작이 늦게 일어나게 하기위해, 내생의 개화시기 조절 코딩 영역의 활성을 증대시키도록 작용할 수 있다. 예로, 개화시기 조절 코딩 영역의 제2 복제는 식물 내의 개화시기 조절 FLC단백질의 양을 증가시키기 위해 식물 내로 도입될 수 있다. 개화시기 조절 코딩영역 부분에 의해 코딩된 FLC단백질 부분의 발현은 식물에서 개화의 활성화를 또한 유도할 수 있다. 식물에서 개화를 활성화하도록 유도하는 폴리펩타이드의 부분은 우성 결함 돌연변이체(dominant negative mutant)로 칭해질 수 있고, 여기에서 자세하게 설명되어 있다.Plants into which the replication of the FLC gene has been introduced may also contain a flowering-time regulating coating region of a wild-type (i.e. endogenous) functioning to inhibit the onset of flowering. Once introduced into the plant genome, the FLC gene can act to augment the activity of the endogenous flowering-time regulatory coding region in order to delay the onset of flowering. For example, a second clone of the flowering-time regulatory coding region may be introduced into a plant to increase the amount of flowering-time-regulated FLC protein in the plant. Expression of the FLC protein portion encoded by the flowering-time regulatory coding region portion can also induce the activation of flowering in the plant. The portion of the polypeptide that induces flowering in plants to activate flowering may be referred to as a dominant negative mutant and is described in detail herein.

또한 본 발명은 개화시작의 변형된 시간에 대한 표현형을 가진 것을 특징으로 하는 유전적으로 변형된 식물을 제공한다. 이것으로 식물에서 새로운 또는 부가적인 FLC단백질을 발현하는 FLC유전자의 삽입, 또는 식물에서의 내생 FLC유전자의활성을 억제함으로써 변형시킨 본 발명의 변형된 식물은, 도입유전자가 삽입되지 않은 같은 식물과 비교하여 다른 개화시작시기를 가진다는 것을 설명한다. 유전자도입 식물에서의 개화시작(평균)은 도입유전자가 없는 같은 식물에서 개화를 시작한 후 바람직하게는 적어도 약3일 , 더 바람직하게는 적어도 약7일, 가장 바람직하게는 적어도 약12일 후에 시작한다. 선택적으로, 유전자도입 식물에서의 개화시작(평균)은, 도입유전자가 없는 같은 식물에서 개화시작 전, 적어도 약3일, 더 바람직하게는 적어도 약7일 , 가장 바람직하게는 적어도 약12일 전에 시작한다. 바람직하게는, 유전적으로 변형된 식물 및 도입유전자가 없는 같은 식물이 같은 조건에서 성장된다. 아래에서 설명한 바와 같이, Arabidopsis 식물로부터의 실제적인 데이터는 식물에서의 개화시기가 3주에서 3개월까지 또는 그 반대의, 더 극적인 변화가 가능하는 것을 설명한다. 도입유전자가 없는 같은 식물과 비교하여 식물의 개화시작 시기의 차이는, 개화시작 시기가 유전적으로 변형된 식물에서의 잎의 수 및 개화시작 시기를 조절하는 도입유전자가 없는 같은 식물에서의 잎의 수의 차이를 측정함으로써 또한 결정될 수 있다. 유전자도입 식물은 도입유전자가 없는 같은 식물과 비교하여, 바람직하게는 적어도 약10%, 더 바람직하게는 적어도 약50%, 가장 바람직하게는 적어도 약80%의 더 많은 수의 잎을 가지는 것을 보여준다. 선택적으로, 유전자도입 식물은 도입유전자가 없는 같은 식물과 비교하여 적어도 약10%, 더 바람직하게는 적어도 약50%, 가장 바람직하게는 적어도 약80%의 더 적은 수의 잎을 가진 것을 보여준다. 바람직하게는, 유전적으로 변형된 식물 및 도입유전자가 없는 같은 식물은 같은 조건에서 성장된다.The invention also provides a genetically modified plant characterized by having a phenotype for the modified time of flowering start. Thus, the modified plants of the present invention, which have been modified by inserting FLC genes expressing new or additional FLC proteins in plants or by inhibiting the activity of endogenous FLC genes in plants, are compared with the same plant in which the transgene is not inserted And has another flowering start time. The onset of flowering (average) in transgenic plants begins preferably at least about 3 days, more preferably at least about 7 days, and most preferably at least about 12 days, after initiating flowering in the same plant without the transgene . Alternatively, the onset (average) of flowering in the transgenic plants may be at least about 3 days, more preferably at least about 7 days, most preferably at least about 12 days prior to commencement of flowering in the same plant without the transgene do. Preferably, the same genetically modified plant and the same plant without the transgene are grown under the same conditions. Actual data from Arabidopsis plants, as described below, demonstrate that the flowering time in plants is possible for more dramatic changes from three weeks to three months or vice versa. The difference in the onset of flowering in plants compared to the same plant without the introduced gene is due to the number of leaves in the genetically modified plant and the number of leaves in the same plant without the transgene By measuring the difference between the two. Transgenic plants have a higher number of leaves, preferably at least about 10%, more preferably at least about 50%, and most preferably at least about 80%, compared to the same plant without the transgene. Alternatively, the transgenic plants have at least about 10%, more preferably at least about 50%, and most preferably at least about 80% fewer leaves, compared to the same plant without the transgene. Preferably, the same genetically modified plant and the same plant without the transgene are grown under the same conditions.

본 발명의 하나의 실시예에서, FLC유전자 서열에서의 대립유전자 및 다른 종으로부터 유래된 FLC유전자 코팅영역 동족체뿐 아니라, Arabidopsis thaliana 또는 이것의 일부분으로부터의 FLOWERING LOCUS C(FLC)유전자 코팅영역을 나타내는 뉴클레오티드 배열(nucleotide sequence)를 가지는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 핵산분자가 제공된다. 상동성(homology)은 다음의 방법들에 제한되지 않고, 핵산이종교배기술(nucleic acid hybridization techniqus), 데이타베이스의 컴퓨터 검색, 아미노산 및 뉴클레오티드 배열의 컴퓨터 또는 매뉴얼 비교 및 FLC에 특이한 항체를 사용한 단백질 탐색에 의해 결정될 수 있는 동족관계를 의미한다. 대응하는 잔기(redidue)들의 비율이 일치하도록 정렬될 수 있으면 두 개의 뉴클레오티드 서열은 "유사"하다. 두 개의 뉴클레오티드 서열은, 바람직하게는 약31%, 더 바람직하게는 적어도 약50%, 더욱 더 바람직하게는 적어도 약 70%, 가장 바람직하게는 적어도 약80%보다 더 큰 동일성을 가진다.In one embodiment of the invention, a FLC gene homologue from an allele and other species in the FLC gene sequence as well as a nucleotide sequence encoding a FLOWERING LOCUS C (FLC) gene coated region from Arabidopsis thaliana or a portion thereof There is provided a nucleic acid molecule comprising a polynucleotide having a nucleotide sequence. Homology is not limited to the following methods, but nucleic acids may be used in nucleic acid hybridization techniques, computer searches of databases, computer or manual comparisons of amino acid and nucleotide sequences, and proteins using antibodies specific for FLC Means a cognate relationship that can be determined by searching. The two nucleotide sequences are " similar " if the proportions of corresponding residues can be aligned to match. The two nucleotide sequences preferably have an identity of greater than about 31%, more preferably at least about 50%, even more preferably at least about 70%, and most preferably at least about 80%.

따라서, 본 발명은 식물유전자의 FLC 패밀리의 구성원인 유전자 및 단백질을 포함하고, 아래에서 제공된 FLC1서열을 가진 중요한 1차 구조를 공유한다. 두 개의 아미노산 서열(즉, 동족체의 아미노산 서열 및 FLC1의 서열)들은 MADS 도메인, 즉 1-60 아미노산을 구성하는 잔기들이 그 영역에 정열되고, 두 개의 아미노산 서열의 전체 길이가 그들의 서열 길이를 따라 공통되는 아미노산의 수를 최대로 가지도록 정열된다. 각 서열에서의 아미노산들은 그들의 적당한 순서를 유지해야 함에도 불구하고, 어느 하나 또는 양 서열에서의 간격들은 레지스터(register)에 MADS 도메인의 잔기들을 위치시키고, 공유된 아미노산의 수를 최대화시기키 위해 정열되도록허락된다. 아미노산 동일성 비율은 다음의 두 숫자보다 더 높다: (a) 두 개의 서열이 정열 내에 공통적으로 가진 아미노산 수를 FLC1 내의 아미노산 수로 나누고 100을 곱한 수 ; 또는 (b) 두 개의 서열이 정열 내에 공통적으로 가진 아미노산 수를 후보 폴리펩타이드 내의 아미노산 수로 나누고 100을 곱한 수. 개화시기 조절 폴리펩타이드는 FLC1 단백질의 전체 길이에 걸쳐, 바람직하게는 40%이상, 더 바람직하게는 적어도 약50%이상, 가장 바람직하게는 적어도 약 70%이상의 동일성을 가진다.Thus, the present invention includes genes and proteins that are members of the FLC family of plant genes and shares an important primary structure with the FLC1 sequence provided below. The two amino acid sequences (i. E., The amino acid sequence of the homologue and the sequence of FLC1) are designed such that the residues constituting the MADS domain, i.e. 1-60 amino acids, are aligned in that region and the total lengths of the two amino acid sequences are common The number of amino acids is maximized. Although the amino acids in each sequence should maintain their proper order, the spacing in either or both sequences should be such that the residues of the MADS domain are located in a register and aligned to maximize the number of shared amino acids Allowed. Amino acid identity percentages are higher than two numbers: (a) the number of amino acids that two sequences have in common within the sequence, divided by the number of amino acids in FLC1 and multiplied by 100; Or (b) the number of amino acids that two sequences have in common within the sequence, divided by the number of amino acids in the candidate polypeptide and multiplied by 100. The flowering-time-regulating polypeptide has an identity of preferably at least 40%, more preferably at least about 50%, and most preferably at least about 70%, over the entire length of the FLC1 protein.

서열 동족관계 또는 동일성은 뉴클레오티드 수준에서는 덜 중요하다.이 분야에서는 잘 이해되는 바와 같이, 유전암호의 축퇴성(degeneracy)은 많은 DNA 단백질 코딩 서열들이 같은 아미노산 서열을 코팅하는 것을 허용한다. 다양한 클로닝 편리성 또는 타켓 식물에서의 코돈(codon)사용 또는 선호의 이유로, 결과 단백질의 아니노산 서열을 변경시키지 않으면서 원래의 단백질코딩서열의 코팅서열을 카셋(cassettes)을 발현하는 식물을 만드는 일부로 변형시키는 것이 가능하고 또한 일반적이다.Sequence homology or identity is less important at the nucleotide level. As is well understood in this field, degeneracy of the genetic code allows many DNA protein coding sequences to coat the same amino acid sequence. For the convenience of a variety of cloning or for reasons of codon usage or preference in target plants, the coating sequence of the original protein coding sequence may be used as part of a plant expressing cassettes without altering the amino acid sequence of the resulting protein It is possible to deform it and is also general.

본 발명의 분리된 핵산분자는 몇 가지의 방법에 의해 얻어질 수 있다. 예로, 이들은 이 분야에서 널리 공지된 과정을 통하여 분리될 수 있다. 이들은, 다음에 제한되지 않고, 1) 유사한 핵산서열을 찾기 위한, 게노믹 또는 cDNA 라이브러리(libarary)와 FLC유전자 어느 하나의 전부 또는 일부분을 발현하는 탐지할 수 있게 표식된 프로브(probe)의 교잡(hybridization); 2) 유사한 구조적 특징을 찾기 위해 발현 라이브러리를 스크리닝하는 항체; 3) 유전자증폭기술(PCR)에 의한 합성; 및 4) 핵산분자의 화학적 합성을 포함한다. 유전자의 구체적인 코딩영역에 대한 서열은, GenBank, National Institutes of Health 의 컴퓨터 데이타베이스에서 또한 찾을 수 있다. 아래에서 설명한 바와 같이, 코딩영역은 분리된 후 벡터(vector)에 결찰(ligate)될 수 있다.The isolated nucleic acid molecule of the present invention can be obtained by several methods. For example, they can be separated through well-known processes in the art. These include, but are not limited to: 1) hybridization of a genomic or cDNA library (libarary) with a detectably labeled probe that expresses all or a portion of any of the FLC genes to find similar nucleic acid sequences hybridization); 2) antibodies that screen expression libraries to look for similar structural features; 3) synthesis by gene amplification technology (PCR); And 4) chemical synthesis of nucleic acid molecules. Sequences for specific coding regions of the gene can also be found in the computer database of GenBank, National Institutes of Health. As described below, the coding region can be ligated to a vector after being separated.

탐지할 수 있는 프로브를 사용하여 분리된 핵산분자를 확인하기 위한, 또는 이것의 상보체(complement)가 FLC1과 교잡되는 폴리뉴클레오타이드 단편을 확인하기 위한 표준 엄중(stringency)교잡조건은 Chruch et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81, 1991 1984에 의해 사용된 조건의 변형들이다: 0.5 M 인산염 버퍼(buffer), pH 7.2, 7% 소듐 도데실 설페이트(SDS), 10 mM EDTA를 포함하는 용액 내에서, 45℃에서 12시간 배양, 및 2x SSC(1X SSC: 150mM NaCl/ 15mM 소듐 사이트레이트, pH 7.0) 및 0.1% SDS를 포함하는 용액 내에서 45℃에서 3시간 20분간 세척. 바람직하게는, 폴리뉴클레이티드(예, 프로브)를 표준 엄중교잡조건 아래에서 SEQ ID NO:1로 설명된 뉴클레오티드서열와 교잡할 것이다. 일반적으로, 교잡이 상기에서 언급한 조건에서 이루어지는 한, 폴리뉴클레오티드(예, 프로브)가 반드시 폴리뉴클레오티드 단편의 모든 뉴클레오티드에 상보적일 필요는 없다. 선택적으로, 교잡 및 세척 단계의 온도가 65℃, 60℃, 55℃ 또는 50℃로 증가하는 경우 높은 엄중조건들이 사용될 수 있다. 더욱이, 교잡을 위해 필요로 하는 시간은 상기에서 설명된 12시간으로부터 변경될 수 있다. 전형적으로, 낮은 엄중교잡조건들은 관련성 있지만 동일하지 않는 FLC유전자들의 교잡을 허용하여 다른 종에서 FLC유전자의 확인을 가능하게 한다. 교잡 및 세척 온도는, 바람직한 순서대로, 바람직하게는 교잡온도 68℃, 세척온도 65℃; 교잡 및 세척온도 60℃; 교잡 및 세척온도 55℃; 교잡및 세척온도 50℃, 가장 바람직하게는 교잡 및 세척온도가 45℃이다.Standard stringency hybridization conditions for identifying isolated nucleic acid molecules using a detectable probe, or for identifying polynucleotide fragments whose complement is hybridized with FLC1, are described in Chruch et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81, 1991 1984, in a solution containing 0.5 M phosphate buffer, pH 7.2, 7% sodium dodecyl sulfate (SDS), 10 mM EDTA, Time culturing, and washing in a solution containing 2 x SSC (1X SSC: 150 mM NaCl / 15 mM sodium citrate, pH 7.0) and 0.1% SDS at 45 캜 for 3 hours and 20 minutes. Preferably, a polynucleotide (e.g., a probe) will hybridize with the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1 under standard strict hybridization conditions. In general, polynucleotides (e.g., probes) do not necessarily have to be complementary to all nucleotides of the polynucleotide fragment, as long as the hybridization occurs under the conditions mentioned above. Optionally, high stringency conditions can be used when the temperature of the hybridization and washing steps is increased to 65, 60, 55 or 50 &lt; 0 &gt; C. Moreover, the time required for hybridization can be varied from the 12 hours described above. Typically, low stringency conditions allow the identification of FLC genes in other species by permitting the crossing of related but not identical FLC genes. Hybridization and washing temperatures were carried out in the preferred order, preferably at a hybridization temperature of 68 占 폚, a washing temperature of 65 占 폚; Hybridization and Washing Temperature 60 ° C; Hybridization and Washing Temperature 55 ° C; The hybridization and washing temperature is 50 [deg.] C, most preferably the hybridization and washing temperature is 45 [deg.] C.

본 발명에 포함된 식물들은 변형기술을 수용할 수 있는, 단자엽식물 및 쌍자엽식물 모두를 포함하는 꽃이 피는 식물들이다. 단자엽식물들의 예는, 다음의 것들에 제한되지 않고, 아스파라거스, 양파 및 마늘과 같은 채소; 옥수수, 보리, 밀, 쌀, 수수, 수크렁(pearl millet), 호밀 및 귀리와 같은 곡물; 및 사료식물 및 잔디와 같은 목초들을 포함한다. 쌍자엽식물들의 예는, 다음의 것들에 제한되지 않고, 토마토, 콩, 대두, 후추, 상추, 완두, 알팔파, 클로버, 배추속(예, 양배추, 브로콜리, 꽃양배추, 방울다라기양배추, 평지종자 및 무우), 당근, 사탕무우, 가지, 시금치, 오이, 호박, 메론, 캔타로우프, 해바라기와 같은 채소, 사료 및 유료작물; 목화와 같은 섬유작물; 그리고 꽃 및 관목과 같은 다양한 장식 식물들을 포함한다.The plants included in the present invention are flowering plants, including both monocotyledonous plants and dicotyledonous plants, capable of accommodating variant techniques. Examples of monocots include, but are not limited to, vegetables such as asparagus, onion and garlic; Cereals such as corn, barley, wheat, rice, sorghum, pearl millet, rye and oats; And grasses such as feed plants and grasses. Examples of dicotyledons include, but are not limited to, tomatoes, beans, soybeans, peppers, lettuce, peas, alfalfa, clover, pearl (eg, cabbage, broccoli, cauliflower, ), Carrots, beets, branches, spinach, cucumbers, pumpkins, melons, cantaloupes, sunflowers; feed and feed crops; Fiber crops such as cotton; And various decorative plants such as flowers and shrubs.

아래에서 설명된 예들은 FLC의 증가된 발현은 개화를 지연 또는 억제시키고 FLC 작용의 손실은 촉진된 개화를 일으킨다는 것을 설명하는 한편, 거기에는 FLC발현을 변경시켜 개화시기를 변경할 수 있는 다른 다양한 방법들이 있다. 예로, 개화시기 조절 폴리펩타이드의 우성-음성(negative)형을 코딩하는 도입유전자들이 식물 게놈으로 도입될 수 있었다. 우성-음성 돌연변이체는 정상적인 내생 단백질의 작용을 활발하게 억제하는 단백질이다. 따라서, 구조유전자 자체 또는 그것의 RNA를 불활성화시키지 않고 유전자의 작용은 차단될 수 있다. 이 방법은 FLC와 같은 MADS도메인 패밀리에서의 전사요소의 경우에 성공적이었다(Gauthier-Rouviere et al.,Exp Cell Res,209, 208-215, 1993; Mizukami et al.,Plant Cell,8, 831-845, 1996). MADS박스 유전자들을 사용하여 우성-음성을 만드는 이들 실시예에서, 가장효과적인 구성체는 폴리펩타이드의 C-말단 도메인이 부족한 것들이었다. 대부분의 MADS박스 유전자의 경우에서와 같이, FLC는 동일한 기초 구조를 공유하기 때문에, 유사한 C-말단 절단이 FLC에 있어서 효과적일 것이다. 이 절단은 전체 FLC1단백질의 1-150아미노산를 포함하는데, 이것은 FLC1유전자의 1-450 뉴클레오티드에 대응한다.The examples described below demonstrate that increased expression of FLC delays or suppresses flowering and loss of FLC action causes accelerated flowering while there are other various methods that can alter flowering time by altering FLC expression . For example, transgenes encoding the dominant-negative form of the flowering-time-regulating polypeptide could be introduced into the plant genome. The dominant-negative mutant is a protein that actively suppresses the action of normal endogenous proteins. Thus, the function of the gene can be blocked without inactivating the structural gene itself or its RNA. This method was successful in the case of transcription factors in the MADS domain family such as FLC (Gauthier-Rouviere et al., Exp Cell Res, 209, 208-215, 1993; Mizukami et al., Plant Cell, 845, 1996). In these embodiments, which made dominant-negative using MADS box genes, the most effective constituents were those lacking the C-terminal domain of the polypeptide. Similar to the case of most MADS box genes, FLC shares the same underlying structure, so similar C-terminal truncations may be effective in FLC. This cleavage contains 1-150 amino acids of the entire FLC1 protein, which corresponds to 1-450 nucleotides of the FLC1 gene.

상기의 기술들은 일반적으로 본 발명을 설명한다. 단지 예시의 목적이고 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것이 아닌 여기에 제공된 다음의 구체적인 실시예를 참고하면 더 자세하게 이해할 수 있을 것이다.The above techniques generally describe the present invention. The present invention will now be described more fully hereinafter with reference to the accompanying drawings, in which exemplary embodiments of the invention are shown.

실시예1Example 1

FLC작용의 소실은 조기 개화를 유발한다.Loss of FLC action causes early flowering.

Arabidopsis에서의 만기 개화시작은 원칙적으로 두 개의 우성 유전자FLC1(Lee, et al.Plant Journal6, 903-909 1994; Koornneef, et al.Plant Journal6, 911-919 1994) 및FRIGIDA(FRI)(Lee, et al.Mol Gen Genet237, 171-176 1993; Clarke and Dean.Mol Gen Genet242, 81-89 1994)의 상호작용에 의한다. 우리는FRI의 만기-개화 표현형은FLC1의 열성 대립유전자에 의해Arabidopsis의 Landsbergerecta(Ler) 계통(strain)에서 억압된다(Lee, et al.Plant Journal6, 903-909 1994; Koornneef, et al.Plant Journal6, 911-919 1994)는 것을 더 밝혔다. 유사하게,LUMINIDEPENDENS(LD)유전자에서 돌연변이에 의해 유발된 만기 개화는 Ler의 배경에서FLC1의 Ler 대립유전자에 의해 또한 억제된다(Lee, et al.Plant Journal6, 903-909 1994; Koornneer, et al.Plant Journal6, 911-919 1994).FRIld돌연변이의 만기-개화 표현형을 억제하는FLC1의 Ler 대립유전자의 능력이 FLC1의 작용소실 돌연변이로 설명되는지를 판단하기 위해,flc1돌연변이를 포함하는 식물을 스크리닝하기 위해Arabidopsis의 돌연변이된 군집을 만들었다. 하나의 돌연변이에 있어서, 5,000 개의 만기-개화의 ld 돌연변이체 식물들(ld-3)이 에틸메탄설포네이트(ethylmethanesulfonate)로 돌연변이 되었다. 이 군집으로부터 선별된 50,000 M2 식물들로부터 보충테스트(complementation test)에서 분리된 하나의 조기-개화식물은 Ler 배경(background)에서 발견된 FLC1의 열성 대립유전자의 대립형질임을 입증하였다. 제2 스크린은 Columbia(Col) 배경의 만기-개화 대립유전자 FRI의 동형접합의 만기-개화 계통을 사용하여 수행되었다. 90,000개의 종자들이 5-6 krad의 고속-중성자 방사선으로 처리되었다. 300,000 M2 식물들이 조기 개화를 위해 스크린되었고, 4개의 새로운 대립유전자flc1이 분리되었다. The initiation of maturation in Arabidopsis was initiated principally by two dominant genes FLC1 (Lee, et al., Plant Journal 6, 903-909 1994; Koornneef, et al. Plant Journal 6, 911-919 1994) and FRIGIDA (FRI) , Mol . Gen Genet 237, 171-176 1993; Clarke and Dean. Mol Gen Genet 242, 81-89 1994). We show that the late-flowering phenotype of FRI is suppressed in the Landsberg erecta (Ler) strain of Arabidopsis by the recessive allele of FLC1 (Lee et al., Plant Pathology 6, 903-909 1994; Koornneef, et al. Plant Journal 6, 911-919 1994). Similarly, maturation induced by mutation in the LUMINIDEPENDENS (LD) gene is also inhibited by the Ler allele of FLC1 in the background of Ler (Lee, et al. Plant Journal 6, 903-909 1994; Koornneer, et al Plant Journal 6, 911-919 1994). To determine whether the ability of the Ler alleles of FLCl to inhibit the maturation -flowering phenotype of the FRI and ld mutations is accounted for by the loss-of-function mutation of FLC1, mutated populations of Arabidopsis were made to screen for plants containing the flc1 mutation . In one mutation, 5,000 late-flowering ld mutant plants (ld-3) were mutated to ethylmethanesulfonate. One early-flowering plant isolated from the complementation test from the 50,000 M2 plants selected from this cluster proved to be an allele of the recessive allele of FLC1 found in the Ler background. The second screen was performed using the maturation-flowering line of the homozygous homologue of the maturation-flowering allele FRI in the Columbia (Col) background. 90,000 seeds were treated with 5-6 krad of high-speed neutron radiation. 300,000 M2 plants were screened for early flowering and four new alleles flc1 were isolated.

도입된 대립유전자flc1의 4개에서 손상이 발견되었다. 3개의 고속-중성자에 의해 돌연변이된 대립유전자flc1들의 조기-개화 표현형에 대한 데이타를 표1 및2에 나타내었다. 돌연변이가 포함된 대립유전자flc14개 모두가 기능의 전체상실을 유발하도록 예견되었다. 요약해서 말하면,FLC1유전자 기능의 상실은 장일 및 단일 모두에 있어서FRI의 만기-개화를 나타내는 효과의 전체적인 억제를 유발한다. 배경에FRI를 포함하지 않는 조기-개화 계통에 있어서,FLC1유전자 작용의 소실은 단지 단일의 조건 하에서 개화시기에 영향을 미친다. 따라서, 와일드-타입 또는 활성FLC1은 명확하게 개화의 억제자로 작용한다.Damage was found in four of the introduced allele flc1 . The data for the early-flowering phenotype of all three fast-neutron mutated alleles flc1 are shown in Tables 1 and 2. All four mutant allele genes, flc1, were predicted to cause total loss of function. In summary, loss of FLC1 gene function results in total inhibition of the effect of expiration-flowering of FRI in both long-term and single-effect. In early-flowering lines that do not contain FRI in the background, the loss of FLC1 gene action affects the flowering time under only a single condition. Thus, wild-type or active FLC1 clearly serves as an inhibitor of flowering.

배경에FRI를 포함하는 조기-개화 계통에서 기능-상실flc1돌연변이의 효과Effect of loss-of-function flc1 mutations in early-flowering lines, including FRI in the background 계통 개화시 로제트 잎의 수Number of rosette leaves in flowering system 장일-FRI포함 와일드타입 74(12)*장일-flc1-2 11.8(.75)장일-flc1-3 12.0(0.6)장일-flc1-4 11.8(0.4)단일-FRI포함 와일드타입 >100단일-flc1-3 44(2.7)Long - including FRI 74 (12) * long - flc1 -2 11.8 (.75) long - flc1 -3 12.0 (0.6) long - flc1 -4 11.8 (0.4) single - wild type with FRI > 100 single - flc1 -3.4 (2.7)

*괄호 안의 숫자는 표준편차이다. 개화 전에 형성된 잎의 수는 개화시기의 기준이 된다. 따라서, 배경에FRI를 포함하는 경우, flc1돌연변이체 식물들은FLC1이 포함된, 와일드-타입 식물들의 개화시기의 1/6 시점에서 일관되게 개화한다.* The numbers in parentheses are the standard deviation. The number of leaves formed before flowering is the standard of flowering time. Thus, when containing FRI in the background, the flc1 mutant plants will bloom consistently at 1/6 of the flowering time of the wild-type plants, including FLC1 .

FRI를 포함하지 않는 조기-개화 계통에서 기능-상실flc1돌연변이의 효과Effects of functional-loss flc1 mutations in the early-flowering system without FRI 계통 개화시 로제트 잎의 수Number of rosette leaves in flowering system 장일-Col 와일드타입 13.7(0.8)*장일-flc1-3 13.2(0.7)단일-Col 와일드타입 55.4(4.7)단일-flc1-3 42.4(3.5)-Coll Wild Type 13.7 (0.8) * long- flc1 -3 13.2 (0.7) Single -Col Wild Type 55.4 (4.7) Single- flc1 -3 42.4 (3.5)

* 괄호 안의 숫자는 표준편차이다. 개화 전에 형성된 잎의 수는 개화시기의 기준이 된다.* The numbers in parentheses are the standard deviation. The number of leaves formed before flowering is the standard of flowering time.

여기에 설명된 계통은 Arabidopsis Biological Resource Center, Columbus, OH로 부터 입수되었다. 다른 주의가 없다면, 성장 조건들은 이 분야의 숙달된 기술을 가진 자들에게 일반적으로 공지되고 사용된 조건들이다. 개화시작에 대한 춘화처리의 효과 때문에, 성장 조건들은 낮은 온도(예, 0℃에서 8℃)에의 식물들의 연장된 노출을 포함하지 않았다. Arabidopsis thaliana를 유전적으로 분석하기 위해 사용된 기술들은 이 분야의 기술을 가진 자들에게 공지되어 있다(예로, Koornneef et al., Genetic Analysis, In: "Arabidopsis Protocols", Methods in Molecular Biology Series, vol. 8, Martinez-Zapater et al., (eds.), Human Press, Totowa, New Jersey, pp. 105-227, 1998)The lines described here were obtained from the Arabidopsis Biological Resource Center, Columbus, Ohio. Unless otherwise noted, growth conditions are commonly known and used conditions for those skilled in the art. Because of the effect of the plowing treatment on the onset of flowering, growth conditions did not include prolonged exposure of plants to low temperatures (e.g., 0 ° C to 8 ° C). The techniques used to genetically analyze Arabidopsis thaliana are known to those of skill in the art (see, for example, Koornneef et al., Genetic Analysis, In: " Arabidopsis Protocols ", Methods in Molecular Biology Series, vol. , Martinez-Zapater et al., (Eds.), Human Press, Totowa, New Jersey, pp. 105-227,

실시예2Example 2

위치 클로닝에 의한FLC의 분리Separation of FLC by position cloning

높은 해상도의 맵핑(mapping) 및FLC1의 위치 클로닝(positional cloning)에 유용한 분리군집을 만들기 위해,Ler(fri/fri: flc1/flc1)및 Col(fri/fri: FLC1/FLC1)의 교배로부터 생긴 F1식물들을,Ler(FRI/FRI; flc1/flc1)내에FRI를 포함하는 테스트 계통과 교배하였다. 이 테스트 계통은FRI의 만기-개화 대립유전자를 포함하였고, 하지만 또한flc1-Ler대립유전자를 포함하여, 조기 개화를 유발한다. F1 및Ler내의FRI의 교배에 의하여 조기 개화 및 만기 개화가 1:1로 분리되는 자손,FRIFLC1의 상호작용에 의하여FLC1-Col의 존재 시(즉,FRI/fri; FLC1/flc1)에 늦게 개화하였지만,flc1-Ler(즉,FRI/fri; flc1/flc1)의 존재 시에는 늦게 개화하였다. 시험-교배 자손(4500식물들)은, 이미 이전에 프랭크(flank)FLC1에 나타낸(Lee et al., 1994b) 단순반복염기서열 마커(microsatellite markers) nga158 및 nga151로 스크린 되었다(Bell and Ecker, 1994). nga158 및 nga151사이의 재조합을 포함하는 식물들은 그 후 제3의 단순반복염기서열 마커nga249로써 테스트되었는데, 이것은FLC1이 nga249 및 nga151사이의 간격에 존재한다는 것을 밝혔다.F1 generated from the crossing of Ler (fri / fri: flc1 / flc1) and Col ( fri / fri: FLC1 / FLC1 ) to create a segregation cluster useful for high resolution mapping and FLC1 positional cloning Plants were crossed with test lines containing FRI in Ler (FRI / FRI; flc1 / flc1) . This test line contained the late-flowering allele of the FRI , but also included the flc1-Ler allele, leading to premature flowering. By the mating of F1 and FRI in the Ler early flowering and late flowering 1 hour by the descendants, and FRI interaction FLC1 separated by the presence of one FLC1 -Col; late (i. E., FRI / fri FLC1 / flc1) But flowered late in the presence of flc1-Ler (i.e., FRI / fri; flc1 / flc1 ). Test-crossing offspring (4500 plants) were screened with simple repetitive microsatellite markers nga158 and nga151 previously shown on flank FLC1 (Lee et al., 1994b) (Bell and Ecker, 1994 ). Plants containing recombination between nga158 and nga151 were then tested with a third simple repeat nucleotide sequence marker nga249, which revealed that FLC1 was present in the interval between nga249 and nga151.

nga249 및 nga151사이의 영역은 4개의 yeast artificial chromosome(YAC)클론 내에 포함되었다. 추가적인 마커를 생산하기 위해, 우리는 YAC의 말단 클론의 DNA서열을 측정하였고,Ler및 Col로부터 상응하는 서열을 증폭하기 위해 프라이머(primer)를 설계하였다.Ler및 Col로부터의 이들 DNA들은 단일-뉴클레오티드 변화를 확인하기 위해 서열화되었고, 그 후 cleaved amplified polymorphic sequence(dCAPS)마커를 만들기 위해 사용되었다(Michaels and Amasino, 1998; Neff et al., 1998). YAC CIC1B8의 좌우단으로부터 유래된 마커들은FLC1의 어느 한면에서의 재조합을 발견하였는데, 이는FLC1이 CIC1B8에 의해 연장된 620kb 간격 내에 존재한다는 것을 설명한다.The region between nga249 and nga151 was contained within four yeast artificial chromosome (YAC) clones. To produce additional markers, we measured the DNA sequence of the end clone of YAC and designed a primer to amplify the corresponding sequence from Ler and Col. These DNAs from Ler and Col were sequenced to confirm single-nucleotide changes and then used to generate cleaved amplified polymorphic sequence (dCAPS) markers (Michaels and Amasino, 1998; Neff et al., 1998). The marker derived from the right and left ends of the YAC CIC1B8 they were found in any of the recombination on one side of FLC1, which will be described that is present in the 620kb interval FLC1 is extended by a CIC1B8.

13 BAC, TAC 및 P1 클론의 그룹은 CIC1B8에 연장되는 KazusaArabidopsis게놈 프로젝트에 의해 확인되어 오고 있다. 이들 클론들은 약 70-100kb 의 삽입길이를 가지고, 고속-중성자에 의해 유도된flc1돌연변이를 포함하는 식물로부터의 EcoRV로 절단된 DNA로 DNA 블랏(blot)에 프로브(probe)로 사용되었다. K6M1 및 NYB9으로 명명된, 2개의 겹치는 클론들은flc1-2에서 수 개의 삭제된 밴드를 발견했다. Sau3A1으로 부분적으로 절단하여 생긴 K6M1 및 NYB9의 임의의 10-20kb 단편들은 바이너리 벡터(binary vector)내에 라이브러리(library)를 만들기 위해 사용되었고(Hajdukiewicz et al., 1994), 이 라이브러리로부터의 각 클론들은Ler계통에서FRI를 변형하기 위해 사용되었다. 이 라이브러리는 Col 배경으로부터의 DNA로구성되는데,FLC1의 만기-개화 대립유전자를 포함한다. 따라서,FLC1의 Col대립유전자를 포함하는 구조체(construct)로써 변형된Ler식물 내의FRI은 만기 개화를 유발할 것이다. 이 라이브러리, 211-31로부터의 클론 중의 하나는, 아주 만기-개화하는 T1식물들을 생산하였다. 이 식물들의 1/3이상이 8개월 간의 성장 후에 개화되지 않고 노년기로 진행되었다.A group of 13 BAC, TAC and P1 clones has been identified by the Kazusa Arabidopsis genome project extending to CIC1B8. These clones have an insertion length of about 70-100 kb and were used as probes for DNA blotting with EcoRV-cut DNA from plants containing the fast-neutron induced flc1 mutation. Two overlapping clones, named K6M1 and NYB9, found several deleted bands in flc1-2 . Any 10-20 kb fragments of K6M1 and NYB9 resulting from partial cleavage with Sau3A1 were used to create a library in a binary vector (Hajdukiewicz et al., 1994), and each clone from this library It was used to modify the FRI in the Ler system. This library consists of DNA from the Col background, which contains the late-flowering allele of FLC1 . Thus, FRI in a Ler plant modified with a construct containing the Col allele of FLC1 will induce maturation . One of the clones from this library, 211-31, produced very expired-flowering T1 plants. More than a third of these plants did not bloom after 8 months of growth and progressed to old age.

서열화는 211-31에서 3개의 추정되는 유전자들을 밝혔다. 어느 유전자가FLC1을 나타내는지를 밝히기 위하여, 3개의 후보 유전자들은, 2개의 추가 고속-중성자로 돌연변이된flc1대립유전자, 즉,flc1-3flc1-4, 그리고 하나의 EMS-생성 대립유전자,flc1-1으로부터 검사되었다. 고속-중성자에 의해 돌연변이된 대립유전자들 모두는 MADS박스 전사인자에서 기인하는 밴드 상에 다형성(polymorphism)을 나타내었다.flc1-1, flc1-3flc1-4의 DAN서열의 결정은, 이들 모두가 MADS박스 전사인자의 제1 액손(axon)에 손상을 포함하였다는 것을 밝혔다.flc1-3는 시작 코돈을 제거하는 104 bp삭제부분을 포함하고,flc1-4는 제1 20아미노산 뒤에 프레임 이동을 유발하는 7bp삭제부분을 포함한다.flc1-1는 보존된 GT 공여자 부위를 AT로 변화시키고, 스플라이싱(splicing)을 파괴하는 제1 엑손/인터론(intron) 접합부에서 단일-염기 전이(transition)를 포함한다. Col 배경으로부터 RT-PCR에 의해FLC1cDNA 분리되었고, 그 서열은 서열목록에 나타나 있다.Sequencing revealed three putative genes at 211-31. To identify which gene represents FLC1 , the three candidate genes are the two additional fast-neutron mutated flc1 alleles, namely, flc1-3 and flc1-4 , and one EMS-producing allele, flc1- 1 &lt; / RTI &gt; All of the alleles mutated by the fast-neutron showed polymorphism on bands due to the MADS box transcription factor. The determination of the DAN sequences of flc1-1, flc1-3 and flc1-4 revealed that they all contained damage to the first axon of the MADS box transcription factor. flc1-3 contains a 104 bp deletion portion that removes the start codon and flc1-4 contains a 7 bp deletion portion that causes frame shift after the first 20 amino acids. flc1-1 contains a single-base transition at the first exon / intron junction that changes the conserved GT donor site to AT and disrupts splicing. FLC1 cDNA was isolated by RT-PCR from the Col background, and the sequence is shown in the sequence listing.

실시예3Example 3

늦게 개화하도록 유전자 도입된 ARABIDOPSIS의 생성Generation of ARABIDOPSIS transgenic for late flowering

개화시기를 변경하는데 있어서,FLC1의 유용성을 판단하기 위하여, 2개의 다른FLC1구조체를 포함하는 유전자도입Arabidopsis가 만들어 졌다. 제1 구조체, 211-31은FLC1및 고유의 프로모터를 포함하는 게노믹 DNA로 만들어 졌다. 제2 구조체, pSM7은 cauliflower mosaic virus로부터의 구조 35S 프로모터의 조절 하에FLC1의 게노믹 코딩 영역을 포함하였다(Odell, et al.,Nature313, 810-2 1985).To determine the usefulness of FLC1 in altering flowering time, transgenic Arabidopsis was constructed containing two different FLC1 constructs. The first construct, 211-31, was made of genomic DNA containing FLC1 and a unique promoter. The second construct, pSM7, contained the genomic coding region of FLC1 under the control of the structural 35S promoter from cauliflower mosaic virus (Odell, et al., Nature 313, 810-2 1985).

211-31은 Agrobacterium 매개 변형에 의해LerFRI으로 변형되었다(Bechtold, et al., C.R. Acad.Sci. Paris, 316:1194, 1993).Ler의 변형되지 않은FRI는 약 14개의 초기 로제트(rosette)잎들의 형성 후에 개화한다(Lee et al.,Plant Journal6, 903-909 1994).Ler식물 내의 211-31로 변형된FRI은 개화를 지연시키도록 하는FRIFLC1의 상호 상승작용에 의하여, 개화에 있어 현저한 지연을 나타내었다(표3). 변형체의 90%이상은 개화 전에 50개 이상의 잎을 형성하였고,Arabidopsis에서 개화를 강력하게 촉진하는 적색광이 풍부한 조건 하에서 성장하는 경우라도 38%는 전혀 개화되지 않았다. 따라서,FLC1의 과발현은 식물의 일생 동안에 걸쳐 개화를 억제할 수 있다. 211-31로써 변형된 식물들에 있어 생물적인 성장단계의 지속으로 인해 생물자원은 10배로 증가되었다. 이것은FLC유전자의 과발현은 일찍 개화하는 식물들을 늦게 개화하는 식물로 바꿀 수 있다는 것을 설명한다.211-31 was transformed into the FRI of Ler by Agrobacterium-mediated transformation (Bechtold, et al., CR Acad Sci. Paris, 316: 1194, 1993). The unmodified FRI of Ler blooms after the formation of about 14 initial rosette leaves (Lee et al., Plant Journal 6, 903-909 1994). The FRI strain to 211-31 in the Ler plants by mutual synergistic effect of FRI and FLC1 which to delay the flowering and showed it significant delay in flowering (Table 3). More than 90% of the transformants formed more than 50 leaves before flowering and 38% were not flowered at all even when grown under conditions rich in red light that strongly promoted flowering in Arabidopsis . Thus, overexpression of FLC1 can inhibit flowering throughout the life of the plant. In plants modified by 211-31, biological resources were increased ten-fold due to the continuation of the biological growth phase. This explains that over-expression of the FLC gene can turn early-flowering plants into late-flowering plants.

pSM7은, 정상적인 조기-개화 계통에서FLC1의 구조적 발현의 효과를 측정하기 위해, Agrobacterium 매개 변형에 의해 와일드-타입의Ler으로 변형되었다(Bechtold, et al., C.R. Acad.Sci. Paris, 316:1194, 1993). 그 결과는표5에서 요약하였다. 얻어진 유전자도입된 식물의 30%는Ler부모보다 현저하게 늦게 개화하지 않았고, 35%는 보통 정도로 늦게 개화하였고, 35%는 아주 늦게 개화되었다. 유전자도입 식물의 개화시기의 변화 부분은, 게놈에 있어서 다른 위치의 삽입에 의한 발현의 정도 차이가 원인이 될 수 있다. 이것은FRI의 활성이 없는 경우에라도,FLC1발현은 개화를 실질적으로 지연시키는데 충분하다는 것을 나타낸다. 더욱이, 구조적FLC1발현에 의한 개화시기의 지연은 춘화처리에 민감하지 않다(춘화처리는FRIFLC1을 포함하는 자연적으로 늦게-개화하는 계통에 있어서 개화를 촉진시키는데 효과적이다). 따라서, 원래의FLC프로모터를 구조 프로모터로 대체함으로써, 환경적인 신호에 민감하지 않는 만기-개화 특징을 가진 만기-개화식물들을 만드는 것이 가능하게 되었다. 또한, 개화시기의 지연은 실질적인 생물자원의 증가와 관계된다.pSM7 has been transformed into a wild-type Ler by Agrobacterium mediated transformation to measure the effect of structural expression of FLC1 in the normal early-flowering line (Bechtold, et al., CR Acad Sci. Paris, 316: 1194 , 1993). The results are summarized in Table 5. 30% of the transgenic plants obtained did not bloom significantly later than Ler parents, 35% bloomed moderately late, and 35% bloomed very late. Changes in the flowering time of transgenic plants may be due to differences in the degree of expression by insertion of other sites in the genome. This indicates that FLCl expression is sufficient to substantially delay flowering, even in the absence of FRI activity. Moreover, delays in flowering time due to structural FLC1 expression are not sensitive to vernalization treatments (vernalization treatment is effective in promoting flowering in naturally late-flowering lines including FRI and FLC1 ). Thus, by replacing the original FLC promoter with a structural promoter, it became possible to create expired-flowering plants with a late-flowering characteristic that is not sensitive to environmental signals. In addition, delay in flowering time is related to substantial increase in living resources.

FRI를 포함하는FLC1 * 으로 변형된 식물들의 개화시기Flowering time of plants transformed with FLC1 * containing FRI 개화시 로제트 잎의 수 변형된 식물의 비율Number of rosette leaves at flowering Rate of transformed plants 12-20 잎 8%20-40 잎 0%40-80 잎 54%>80 잎 38%12-20 leaves 8% 20-40 leaves 0% 40-80 leaves 54%> 80 leaves 38%

*FLC1작용이 부족한,Ler에서 변형되지 않는FRI를 포함하는 식물은 12-14개의 로제트 잎을 형성한 후에 개화한다. 반면에, 하나 이상의FLC1이 도입되어 변형된 식물들의 92%는 개화 전에 적어도 3배 이상의 잎을 형성한다. 개화 전에 형성된 잎의 수는 개화시기의 기준이 된다. 따라서, 이 계통으로의FLC1유전자의 도입은 변형된 식물들이 개화를 위해 적어도 6배의 긴 시간을 일관되게 요구하도록 한다. 몇 몇 계통에서는, 개화가 전혀 일어나지 않았다.Plants containing FRI , which lack FLC1 function and are not modified in Ler , bloom after forming 12-14 rosette leaves. On the other hand, more than one FLC1 has been introduced and 92% of the transformed plants have formed at least three times more leaves before flowering. The number of leaves formed before flowering is the standard of flowering time. Thus, the introduction of the FLC1 gene into this line requires that modified plants consistently require at least 6 times longer time for flowering. In some strains, no flowering occurred.

FRI를 포함하는FLC1 * 으로 변형된 식물의 생물자원의 증가Increase in biomass of plant modified with FLC1 * containing FRI 계통 생 무게System weight Ler내의FRI1.5g(.14)211-31로 변형된Ler내의FRI15.5g(2.1)The modified with FRI 1.5g (.14) 211-31 in Ler FRI 15.5g in Ler (2.1)

*FLC1으로 변형 시에 식물들의 생체 중량(fresh weight)는 10배 증가되었다. 괄호 안의 숫자는 표준편차이다.* Fresh weight of plants was increased 10-fold when transformed into FLC1 . The numbers in parentheses are the standard deviation.

구조적으로 발현된FLC1 * 으로 변형된 Ler식물들의 개화시기Flowering time of Ler plants modified by structurally expressed FLC1 * 개화시 로제트 잎의 수 변형된 식물의 비율Number of rosette leaves at flowering Rate of transformed plants 7-10 잎 30%10-20 잎 35%>20 잎 35%7-10 leaves 30% 10-20 leaves 35%> 20 leaves 35%

* 와일드 타입의 Ler은 7-8개의 잎을 형성한 후에 개화한다. 최초 변형체의 70%는 지연된 개화를 나타내고, 35%는 개화 전에 2배 이상의 잎을 형성하였다. 개화 전에 형성된 잎의 수는 개화시기의 기준이 된다. 따라서, 구조적으로FLC1을 발현하는 계통에서의 개화시기는 3배 이상이 지연된다.* Wild type Ler blooms after forming 7-8 leaves. 70% of the original variants exhibited delayed flowering, and 35% formed more than twice the leaf before flowering. The number of leaves formed before flowering is the standard of flowering time. Therefore, the flowering time in the system which expresses FLC1 structurally is delayed three times or more.

실시예4Example 4

BRASSICA로부터FLC1동족체의 검사Examination of FLC1 homologues from BRASSICA

FLC활성은 Arabidopsis이상의 종에서 개화시기를 조절한다. 이 가능성을 조사하기 위해, ArabidopsisFLC1서열에 따라 설계된 프라이머를 사용하는 RT-PCR를 사용하여 Brassica rapa mRNA로 부터FLC1동족체를 분리하였다. B. rapa 동족체(BrFLC1ABrFLC1B)의 뉴크레오티드 서열은 아래 서열목록에 나타내었다.FLC1BrFLC1ABrFLC1B사이의 아미노산 동일성은 표6에 나타내었다. 과발현 구조체는, 구조 35S 프로모터의 조절 하에BrFLC1ABrFLC1B를 위치시킴으로써 만들어졌다. 이들 구조체들은 Arabidopsis의 조기-개화 계통으로 도입되었고, T1 식물들의 개화시기가 특정되었다. Brassica 과발현 구조체를 포함하는 많은 Arabidopsis식물들은 개화가 지연되었고, 도입이 이루어지지 않도록 조절된 것보다 개화 전에 3배 이상의 잎을 형성하였다. 따라서, Arabidopsis로부터의FLC1의 과발현과 같이, B. rapa으로부터 분리된FLC1동족체는 구조적으로 발현되었을 때 Arabidopsis에서 개화를 지연시킬 수 있다. FLC activity regulates flowering time in Arabidopsis species. To investigate this possibility, FLC1 homologues were isolated from Brassica rapa mRNA using RT-PCR using primers designed according to the Arabidopsis FLC1 sequence. The nucleotide sequences of B. rapa homologues ( BrFLClA and BrFLCIB ) are shown in the sequence listing below. Amino acid identity between FLC1 and BrFLC1A and BrFLC1B is shown in Table 6. Over-expression constructs were constructed by placing BrFLClA and BrFLCIB under the control of the structural 35S promoter. These constructs were introduced into the early-flowering line of Arabidopsis, and the flowering time of T1 plants was specified. Many Arabidopsis plants, including the Brassica overexpressing construct, were delayed in flowering and formed more than three times as much leaves as before flowering than were regulated not to be introduced. Thus, FLC1 analogs isolated from B. rapa, like overexpression of FLC1 from Arabidopsis, can delay flowering in Arabidopsis when expressed structurally.

FLC1및 Brassica rapaFLC1동족체 사이의 아미노산 동일성Amino acid identity between FLC1 and Brassica rapa FLC1 homologues MADS도메인*내에서의 동일성 MADS도메인 밖에서의 동일성 전체 동일성Identity within the MADS domain * Identity outside the MADS domain Full identity BrFLC1A88% 81% 83%BrFLC1B93% 81% 85% BrFLC1A 88% 81% 83% BrFLC1B 93% 81% 85%

* 이 비교를 위해서, 아미노산 1-60은 MADA박스 도메인인 것을 여겨진다. 패밀리 구성원 사이의 MADA박스 도메인 내의 높은 보존성 때문에, MADA박스 도메인의 동일한 안쪽면 및 바깥쪽면이 존재한다.* For this comparison, amino acids 1-60 are considered to be the MADA box domain. Because of the high conservation within the MADA box domain between family members, there are the same inner and outer sides of the MADA box domain.

실시예5Example 5

ARABIDOPSIS내의FLC1과 같은 유전자들의 확인Identification of genes such as FLC1 in ARABIDOPSIS

FLC1서열을 이용하는 데이타베이스 연구들은FLC1에 중요한 동족체인 2개의 다른 MADA박스 도메인 유전자,FLC2FLC3를 확인했다. 이들 유전자들은 이들의 작용은 아직 알려져 있지 않지만, Arabidopsis 게놈 서열화 노력으로 이전에 이미 확인되었고, 여기서는FLC2FLC3로 명명되었다. RT-PCR를 이용하여FLC2FLC3에 대한 cDNA를 만들었다.FLC2FLC3의 뉴클레오티드 서열은 아래의 서열목록에 나타내었다.FLC1FLC2FLC3사이의 아미노산의 동일성은 표7에서 나타내었다.Database studies using the FLC1 sequence identified two other MADA box domain genes, FLC2 and FLC3 , which are important homologs in FLC1 . These genes have not been identified yet, but have already been identified previously by efforts to sequence the Arabidopsis genome, named FLC2 and FLC3 . CDNA was prepared for FLC2 and FLC3 using RT-PCR. The nucleotide sequences of FLC2 and FLC3 are shown in the following sequence listing. The identity of the amino acids between FLC1 and FLC2 and FLC3 is shown in Table 7.

FLC1FLC2FLC3사이의 아미노산의 동일성The identity of amino acids between FLC1 and FLC2 and FLC3 MADS도메인*내에서의 동일성 MADS도메인 밖에서의 동일성 전체 동일성Identity within the MADS domain * Identity outside the MADS domain Full identity FLC283% 50% 60%FLC383% 50% 60% FLC2 83% 50% 60% FLC3 83% 50% 60%

* 이 비교를 위해서, 아미노산 1-60은 MADA박스 도메인인 것을 여겨진다. 패밀리 구성원 사이의 MADA박스 도메인 내의 높은 보존성 때문에, MADA박스 도메인의 동일한 안쪽면 및 바깥쪽면이 존재한다.* For this comparison, amino acids 1-60 are considered to be the MADA box domain. Because of the high conservation within the MADA box domain between family members, there are the same inner and outer sides of the MADA box domain.

실시예6Example 6

ARABIDOPSIS에서FLC2는 개화를 억제하는 작용을 한다.In ARABIDOPSIS, FLC2 acts to inhibit flowering.

확립된 기술들(Krysan, Young, Sussman, T-DNA as an insertion mutagen inArabidopsis.Plant Cell, v.11, p.2283-2290, 1999)을 사용하는 T-DNA 삽입에 의해 돌연변이화된 군집의 PCR에 기초한 스크리닝에 의하여FLC2에서 기능상실 대립유전자들을 확인했다. 2개의 대립유전자들,flc2-1flc2-2이 발견되었다. 대립유전자flc2-1에 있어서, T-DNA는 게놈 서열의 4138의 위치에 삽입되었고, 대립유전자flc2-2의 경우에는, T-DNA는 442 위치에 삽입되었다. 개화시기에 대한 기능상실 돌연변이의 효과는 장일 및 단일 조건 하에서 조사되었다. 그 결과는 표8에서 나타내었다.FLC1과 같이,FLC2는 Arabidopsis에서 개화를 지연시키는 역할을 한다. 장일 및 단일의 조건 하에서,flc2돌연변이체는 대응되는 와일드-타입보다 더 일찍 개화한다; 따라서,FLC2의 와일드 타입의 역할은 개화를 지연시키는 것이다.In a population of mutants mutated by T-DNA insertion using established techniques (Krysan, Young, Sussman, T-DNA as an insertion mutagen in Arabidopsis . Plant Cell , v.11, p.2283-2290, 1999) Functional deletion alleles were identified in FLC2 by PCR-based screening. Two alleles, flc2-1 and flc2-2, were found. In the allele flc2-1 , T-DNA was inserted at position 4138 of the genome sequence, and in the case of allele flc2-2 , T-DNA was inserted at position 442. The effects of loss of function mutation on flowering time were investigated under long day and single conditions. The results are shown in Table 8. Like FLC1 , FLC2 serves to delay flowering in Arabidopsis. Under long-day and single conditions, flc2 mutants flow faster than the corresponding wild-type; Thus, the wild type role of FLC2 is to delay flowering.

flc2기능상실 돌연변이의 개화시기에 미치는 효과 Effects of flc2 functional loss mutation on flowering time 계 통 개화시 로제트 잎 수의 범위Range of number of rosette leaves at flowering 장일-와일드 타입 8-9장일-flc2-1 6-7장일-flc2-2 6-7단일-와일드 타입 25-30단일-flc2-1 7-9단일-flc2-29-11Long-day-long-day wild-type 8-9 - flc 2-1 6-7 long-day -flc 2-2 6-7 Single-wild type 25-30 days -flc 2-1 7-9 single--flc2-2 9-11

실시예7Example 7

FLC2의 과발현은 ARABIDOPSIS에서 개화를 지연시킨다.Overexpression of FLC2 delays flowering in ARABIDOPSIS.

개화시기에 대한FLC2의 과발현의 효과를 측정하기 위하여,FLC2의 게놈의 코딩 영역이 구조 35S 프로모터의 조절 하에 놓여지고, 일반적인 기술들을 사용하여Arabidopsis thaliana내로 삽입하였다(Bechtold et al.,C.R. Acad. Sci. Paris, 316, 1194, 1993). 이 결과들은 표9에 나타내었다.FLC1과 같이,FLC2의 과발현은 개화를 지연시키기에 충분하다. 많은 변형된 식물들은 개화 전에 2-3배의 잎을 형성하였다.To determine the effect of overexpression of FLC2 on flowering time, the coding region of the genome of FLC2 was placed under the control of the structural 35S promoter and inserted into Arabidopsis thaliana using common techniques (Bechtold et al., CR Acad. Sci Paris , 316, 1194, 1993). These results are shown in Table 9. Like FLC1 , overexpression of FLC2 is sufficient to delay flowering. Many modified plants formed 2-3 times more leaves before flowering.

FLC2과발현이 개화시기*에 미치는 영향 Effect of overexpression of FLC2 on flowering time * 개화시 로제트 잎의 수 변형된 식물의 비율Number of rosette leaves at flowering Rate of transformed plants 12-16 잎 55%17-33 잎 45%12-16 Leaves 55% 17-33 Leaves 45%

* 변형되지 않는 와일드 타입은 7-8개의 잎으로 개화한다.* Wild type that is not deformed blooms with 7-8 leaves.

전체적으로 고려할 때, 이 실험 데이타는, 유전자의 FLC 패밀리는 식물에서 개화시기를 지연시키는 작용을 하는 것을 확립시켰다. 이 데이타는, 대부분의 식물들은 아니라 할지라도, 많은 식물들에 있어서 하나 이상의 FLC 유전자가 있다는 것을 예시한다. FLC 유전자들은 FRI와 같은 다른 개화시기를 조절하는 다른 유전자들과 상호작용하면서, FLC 유전자는 또한 식물에서 개화시기를 변경하도록 홀로 사용될 수 있다. FLC 유전자들은 같은 식물종 뿐 아니라 다른 식물종에서 높은 정도의 서열 동일성을 가지는 단백질을 코딩한다. 따라서, 식물종의 광범위에 걸쳐 식물개화시기의 조절을 조작하고 도울 수 있는 유용한 도구가 제공될 수 있다.Taken as a whole, this experimental data has established that the FLC family of genes acts to delay flowering time in plants. This data demonstrates that there are one or more FLC genes in many plants, even if not most plants. FLC genes can also be used alone to alter flowering time in plants, while FLC genes interact with other genes that regulate other flowering time, such as FRI. FLC genes encode proteins with high degree of sequence identity in the same plant species as well as in other plant species. Thus, useful tools can be provided that can manipulate and help regulate plant flowering over a wide range of plant species.

여기에서 인용된, GenBank 수납번호 및 EMBL 수납번호를 포함하여, 모든 특허권, 특허출원, 공개 및 핵산 및 단백질 데이타 전체의 자세한 설명들은 여기의 참고문헌으로 도입된다. 또한 기술의 상황에 대한 제한, 우연한 서열의 잘못 또는 삭제들은 제시된 데이타의 유용성에 영향을 미치지 않으면서 일어날 수 있다는 것으로 이해된다. 본 발명의 다양한 변형 및 변경은 본 발명의 범위 및 정신에서 벗어나지 않고, 본 발명의 통상의 기술을 가진 자에게 명백할 것이다. 또한 본 발명은 여기의 예시적인 실시예에 부당하게 제한되지 않아야 한다는 것을 이해해야 한다.Detailed descriptions of all patents, patent applications, disclosures, and nucleic acid and protein data, including GenBank accession numbers and EMBL accession numbers, cited herein, are incorporated herein by reference. It is also understood that restrictions on the state of the art, accidental sequence errors or deletions can occur without affecting the usefulness of the data presented. Various modifications and alterations of this invention will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope and spirit of this invention. It should also be understood that the present invention should not be unduly limited to the exemplary embodiments herein.

Claims (20)

게놈 내에 FLC 유전자 패밀리의 구성원을 엔코딩하는 도입유전자를 포함하며, 같은 종의 비-유전자도입 식물들과 비교할 때 변경된 개화시기를 가지는 유전자도입 식물.A transgenic plant comprising a transgene encoding a member of the FLC gene family in the genome, wherein the transgenic plant has a modified flowering time when compared to non-transgenic plants of the same species. 제1항에 있어서, 상기 유전자도입 식물이 같은 종의 비-유전자도입 식물들보다 더 일찍 개화하는 것을 특징으로하는 유전자도입 식물.The transgenic plant according to claim 1, characterized in that the transgenic plant is flowering earlier than the non-transgenic plants of the same species. 제1항에 있어서, 상기 유전자도입 식물이 같은 종의 비-유전자도입 식물들보다 더 늦게 개화하는 것을 특징으로하는 유전자도입 식물.The transgenic plant according to claim 1, characterized in that the transgenic plant blooms later than the non-transgenic plants of the same species. 제1항에 있어서, 상기 FLC 유전자 패밀리의 구성원이Arabidopsis thaliana로부터의 FLC1, FLC2, 및 FLC3, 그리고Brassica rapa로부터의 BrFLC1A 및 BrFLC1B로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유전자도입 식물.2. The transgenic plant according to claim 1, wherein the member of the FLC gene family is selected from the group consisting of FLC1, FLC2, and FLC3 from Arabidopsis thaliana , and BrFLClA and BrFLCIB from Brassica rapa . 제1항의 유전자도입 식물의 종자.The seed of the transgenic plant of claim 1. 유전자도입 식물을 위한 종자에 있어서,In seeds for transgenic plants, 상기 종자가 게놈 내에 식물에서 발현가능한 프로모터 및 식물 FLC 단백질을위한 단백질코딩영역을 포함하는 도입유전자를 포함하고,Wherein said seed comprises a promoter capable of expressing in plants in a genome and an introduced gene comprising a protein coding region for a plant FLC protein, 상기 식물 FLC 단백질이 ⅰ)MADS박스 도메인을 가지고, ⅱ) Arabidopsis, SEQ ID NO:2 또는 SEQ ID NO:4로부터의 FLC1 또는 FLC2 단백질과 아미노산 서열이 MADS박스 도메인영역 외측에서 적어도 40%가 일치하고, ⅲ) 유전자도입 식물에서 발현되었을 때, 같은 유전적인 배경을 가진 비-유전자도입 식물과 비교하여 유전자도입 식물에서 개화시작을 지연시키기는데 효과적인 것을 특징으로 하는 종자.Wherein the plant FLC protein has (i) a MADS box domain, (ii) the FLC1 or FLC2 protein from Arabidopsis, SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4 is at least 40% identical outside the MADS box domain domain , Iii) a seed characterized by being effective in delaying the onset of flowering in a transgenic plant when expressed in a transgenic plant, as compared to a non-transgenic plant with the same genetic background. 제6항의 종자로부터 성장한 식물.Plant grown from the seed of claim 6. 제6항에 있어서,The method according to claim 6, 상기 FLC 단백질이 FLC1유전자의 아미노산 서열과 MADS 박스 도메인 외측에서 적어도 50%가 동일한 것을 특징으로 하는 종자.Wherein the FLC protein is at least 50% identical to the amino acid sequence of the FLC1 gene outside the MADS box domain. 식물에서 발현가능한 프로모터 및 FLC 단백질 패밀리의 구성원을 위한 단백질코딩영역을 포함하는 도입유전자를 게놈 내에 포함하고, 상기 FLC 단백질 패밀리의 구성원은Arabidopsis thaliana로부터의 어떤 다른 MADS박스 도메인 단백질보다Arabidopsis thaliana로부터의 FLC1 또는 FLC2 단백질에 계통발생학적으로 더 관련되는 유전자도입 식물을 위한 종자.Comprises a transgene comprising a protein coding region for a member of the expressible promoter and FLC protein family in the plant in the genome, and a member of the FLC protein family is FLC1 from Arabidopsis thaliana than any other MADS box domain protein from Arabidopsis thaliana Or seeds for transgenic plants that are more phylogenetically related to the FLC2 protein. 제9항의 종자로부터 재배된 유전자도입 식물.A transgenic plant grown from the seed of claim 9. 유전자도입 식물을 위한 종자에 있어서,In seeds for transgenic plants, 상기 종자가 게놈 내에, 식물 FLC단백질을 위한 단백질코딩영역의 충분한 부분에 상보되도록 엔코딩하는 서열에 조작가능하게 연결되어 상기 종자로부터 성장한 식물에서 내생 FLC단백질 활성의 정도를 낮게하는 식물에서 발현되는 프로모터를 포함하는 도입유전자를 포함하고,A promoter expressed in a plant that is operably linked to a sequence encoding the seed to be complementary to a sufficient portion of the protein coding region for the plant FLC protein in the genome to lower the extent of endogenous FLC protein activity in the plant grown from said seed, Comprising an introduced gene, 상기 식물 FLC 단백질이 ⅰ)MADS박스 도메인을 가지고, ⅱ)Arabidopsis, SEQ ID NO:2 또는 SEQ ID NO:4로부터의 FLC1 또는 FLC2 단백질과 아미노산 서열이 MADS박스 도메인영역 외측에서 적어도 40%가 일치하고, ⅲ) 유전자도입 식물에서 발현되었을 때, 같은 유전적인 배경을 가진 비-유전자도입 식물과 비교하여 유전자도입 식물에서 개화의 시작을 지연시키기는데 효과적인 것을 특징으로 하는 유전자도입 식물을 위한 종자.Wherein the plant FLC protein has (i) a MADS box domain, (ii) the FLC1 or FLC2 protein from Arabidopsis, SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4 is at least 40% identical outside the MADS box domain domain , Iii) Seeds for transgenic plants, characterized in that they are effective in delaying the onset of flowering in transgenic plants when expressed in transgenic plants, as compared to non-transgenic plants with the same genetic background. Arabidopsis, SEQ ID NO:1으로부터의 FLC1유전자를 위한 코딩서열을 포함하는 분리된 뉴클레오티드 서열.Arabidopsis, an isolated nucleotide sequence comprising the coding sequence for the FLC1 gene from SEQ ID NO: 1. Arabidopsis, SEQ ID NO:2으로부터의 FLC1 단백질을 코딩하는 DNA 서열을 포함하는 분리된 DNA 서열.Arabidopsis, a separate DNA sequence comprising a DNA sequence encoding the FLC1 protein from SEQ ID NO: 2. FLC 유전자 패밀리의 단백질을 위한 단백질 코딩서열에 조작가능하게 연결된식물에서 발현되는 프로모터를 포함하고,A promoter expressed in a plant operably linked to a protein coding sequence for the protein of the FLC gene family, 상기 식물 FLC 단백질이 ⅰ)MADS박스 도메인을 가지고, ⅱ)Arabidopsis로부터의 FLC1(SEQ ID NO:2) 또는 FLC2(SEQ ID NO:4)단백질과 아미노산 서열에서 적어도 40%가 일치하고, ⅲ) 유전자도입 식물에서 발현되었을 때, 같은 유전적인 배경을 가진 비-유전자도입 식물과 비교하여 유전자도입 식물에서 개화의 시작을 지연시키기는데 효과적인 유전적 구조물.Wherein the plant FLC protein has at least 40% identity with the FLC1 (SEQ ID NO: 2) or FLC2 (SEQ ID NO: 4) protein from Arabidopsis, i) the MADS box domain, ii) A genetic construct that, when expressed in an introduced plant, is effective in delaying the onset of flowering in a transgenic plant as compared to a non-transgenic plant with the same genetic background. 게놈 내에 제14항의 유전적 구조물을 포함하는 식물.14. A plant comprising the genetic construct of claim 14 in the genome. 제14항에 있어서,15. The method of claim 14, 상기 FLC 단백질이Arabidopsis thaliana로부터의 FLC1, FLC2, 및 FLC3,Brassica rapa로부터의 BrFLC1A 및 BrFLC1B로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유전적 구조물.Wherein said FLC protein is selected from the group consisting of FLC1, FLC2, and FLC3 from Arabidopsis thaliana , BrFLClA and BrFLCIB from Brassica rapa . 제14항에 있어서,15. The method of claim 14, 상기 FLC 유전자가 Arabidopsis, SEQ ID NO:1으로부터의 FLC1 단백질과 아미노산 서열에서 적어도 50%가 일치하는 것을 특징으로 하는 유전적 구조물.Wherein the FLC gene is at least 50% identical in amino acid sequence to the FLC1 protein from Arabidopsis, SEQ ID NO: 1. FLC 유전자 패밀리 단백질을 위한 단백질코딩서열에 충분히 상보하는 서열에 조작가능하게 연결되어 유전자도입 식물에서 FLC 단백질 활성을 낮게하는 식물에서발현되는 프로모터를 포함하고,A promoter expressed in a plant that is operably linked to a sequence sufficiently complementary to a protein coding sequence for the FLC gene family protein to lower the FLC protein activity in the transgenic plant, 상기 식물 FLC 단백질이 ⅰ)MADS박스 도메인을 가지고, ⅱ)Arabidopsis, SEQ ID NO:1으로부터의 FLC1 단백질과 아미노산 서열에서 적어도 40%가 일치하고, ⅲ) 유전자도입 식물에서 발현되었을 때, 같은 유전적인 배경을 가진 비-유전자도입 식물과 비교하여 유전자도입 식물에서 개화의 시작을 지연시키기는데 효과적인 유전적 구조물.Wherein the plant FLC protein has at least 40% identity with the amino acid sequence of i) the MADS box domain, ii) the Arabidopsis, the FLC1 protein from SEQ ID NO: 1, and iii) A genetic construct that is effective at delaying the onset of flowering in transgenic plants compared to non-transgenic plants with background. FLC 유전자 패밀리의 구성원을 위한 도입유전자를 포함하는 유전자도입식물에 있어서, 유전적으로 변형된 식물의 개화시작이 같은 조건에서 성장한 도입유전자가 없는 같은 유전적 배경의 비-유전자도입 식물에서의 개화시작의 전 또는 후 적어도 약7일에 일어나는 유전자도입 식물.In a transgenic plant containing a transgene for a member of the FLC gene family, the start of flowering of the genetically modified plant may be initiated at the beginning of flowering in a non-transgenic plant of the same genetic background, Transgenic plants that occur at least about 7 days before or after. 변경된 개화 특징을 가진 유전자도입 식물을 생산하는 방법에 있어서, 식물 세포를 식물에서 발현하는 프로모터 및 식물 FLC 유전자를 포함하는 도입유전자와 접촉시키는 단계;A method of producing a transgenic plant having altered flowering characteristics, the method comprising: contacting a plant cell with a transgene comprising a plant expressing promoter and a plant FLC gene; 삽입된 도입유전자를 보유하는 식물 세포를 확인하는 단계;Identifying a plant cell harboring the inserted transgene; 식물세포로부터 유전자도입 식물을 재발생시키는 단계를 포함하고,Regenerating the transgenic plant from the plant cell, 유전자도입 식물이 도입유전자가 없는 동일한 유전적 배경의 비-유전자도입 식물보다 적어도 약 10% 적거나 또는 많은 잎들을 가지고, 상기의 잎의 수는 상기 유전자도입 식물 및 비-유전자도입 식물이 같은 조건 하에서 성장되었을 때 측정되는 것을 특징으로 하는 방법.Wherein the transgenic plant has at least about 10% fewer or more leaves than the non-transgenic plant of the same genetic background without the transgene, the number of leaves is such that the transgenic plant and the non- &Lt; / RTI &gt; is measured under growth conditions.
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