KR20100038627A - Pepper disease resistance- and cell death-related, abscisic acid-responsive gene caabr1 and transgenic plants using the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A CaABR1(Capsicum annuum Abscisic acid-responsive protein 1) relating plant disease resistance and apoptosis and to produce resistant plant and transgenic plant. CONSTITUTION: A Capsicum annuum L. cv. Nockwang-derived gene, CaABR1 has a sequence of sequence number 1. An isolated protein CaABR1 has an amino acid of sequence number 2. A recombinant vector pBIN35S::CaABR1 is prepared by inserting CaABR1 gene into pBIN35S. A transgenic plant is obtained by transforming CaABR1 gene with the recombinant vector. The plant is Capsicum annuum or the arabidopsis thaliana. The resistance of the plant is analyzed by isolating RNA from a plant which is inoculated with non-pathogenic bacteria and confirming CaABR1 gene expression by Northern blot.

Description

고추의 병저항성 및 세포 사멸 관련 엡시스산 반응 유전자 씨에이에이비알1 및 이를 이용한 형질전환 식물체{Pepper disease resistance- and cell death-related, abscisic acid-responsive gene CaABR1 and transgenic plants using the same}Pepper disease resistance- and cell death-related, abscisic acid-responsive gene CaABR1 and transgenic plants using the same}

본 발명은 고추 (Capsicum annuum L.) 식물로부터 분리된 식물병 저항성 및 세포 사멸 관련 엡시스산 반응 유전자 CaABR1 (Capsicum annuum Abscisic acid-responsive protein 1) 및 이를 이용한 식물에서의 병저항성 탐색방법과 병 저항성 형질전환 식물체 제작에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 병원균 감염 후 고추 녹광 품종으로부터 분리된 식물병 저항성 및 세포 사멸 관련 신규 유전자인 CaABR1 유전자의 염기서열 및 아미노산 서열을 제공하며, 이를 이용하여 병원균 감염 및 엡시스산 처리 시 해당 유전자의 차별적 발현 여부를 탐색하는 저항성 탐색방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 CaABR1 유전자를 이용한 재조합 벡터(pBIN35S:CaABR1)와 아그로박테리움 매개 일시적 발현 방법(Agrobacterium-mediated transient expression)을 통하여, 고추 식물에서 이 유전자를 일시적으로 과발현시키는 방법, 바이러스 유도 유전자 사일런싱(VIGS, virus-induced gene silencing) 방법을 통해 이 유전자를 무발현 시키는 방법, 그리고 애기장 대(Arabidopsis thaliana) 식물에 이 유전자를 도입, 과발현(overexpression)하여 CaABR1 유전자의 식물체 병저항성 활성화기능을 확인하여, 이를 통한 형질전환 식물체를 제공하는 것에 관한 것이다.The present invention relates to a plant disease resistance and apoptosis-related Epsic acid response gene CaABR1 ( Capsicum annuum Abscisic acid-responsive protein 1 ) isolated from red pepper ( Capsicum annuum L.) plants, and a method for screening disease resistance in plants using the same The invention relates to the production of converted plants. More specifically, the present invention provides a nucleotide sequence and amino acid sequence of CaABR1 gene, a novel gene associated with plant disease resistance and apoptosis, isolated from pepper greenery varieties after infection with pathogens. It provides a resistance search method for searching for differential expression of genes. In addition, the present invention provides a method for temporarily overexpressing this gene in a red pepper plant, a virus-induced gene, via a recombinant vector (pBIN35S: CaABR1) using the CaABR1 gene and Agrobacterium- mediated transient expression. This gene is not expressed through virus-induced gene silencing (VIGS), and is introduced and overexpressed in Arabidopsis thaliana plants to enhance plant disease resistance of CaABR1 gene. The present invention relates to providing a transformed plant through this.

고추는 우리나라에서도 가장 많이 이용되는 채소 중 하나이다. 그러나 친환경적 고추 재배에 있어서 고추병 발생으로 인한 고추 생산량의 감소 및 품질손상으로 안정적 고추 수급에 문제가 제기되고 있다. 고추병 발생을 억제하기 위해 실제 고추재배에서 화학농약 사용이 일반화되고 있지만, 농약의 인체 잔류 문제, 환경 독성, 오염문제 등이 발생하고 있어 현재와 미래 고추 생산은 화학 농약 사용을 자제하고 친환경적으로 고추병 방제를 수행하는 방향으로 고추재배기술이 발전하고 있다. Red pepper is one of the most used vegetables in Korea. However, in the environment-friendly pepper cultivation, a problem has been raised in the stable supply and demand of peppers due to the reduction of pepper production and quality loss caused by the occurrence of pepper disease. Although the use of chemical pesticides in general pepper cultivation is becoming common to suppress the occurrence of pepper disease, the problem of human residue, environmental toxicity, and pollution of pesticides is occurring. The pepper cultivation technology is developing in the direction of bottle control.

현재 가장 바람직한 고추병 방제방법은 병저항성 품종을 육종하고 재배하는 것이다. 이러한 병저항성 고추 품종을 육성하기 위해서는 유용한 고추 병저항성관련 유전자를 찾아 분자육종학적으로 고추품종을 육종하는 것이 효율적이라 할 것이다.      At present, the most preferred method of controlling pepper disease is breeding and growing disease-resistant varieties. In order to cultivate such disease-resistant pepper varieties, it would be efficient to breed pepper varieties by molecular breeding to find useful pepper-related genes.

한편 식물은 병원균 침입을 방어(저항)하기 위하여 외부적으로는 세포벽을 강화하고 내부적으로는 칼루스(callus)를 형성하거나 스스로 사멸하여 더 이상의 증식을 억제하는 등의 물리적 장벽을 가지는 것으로 알려져 있다. On the other hand, plants are known to have physical barriers such as strengthening cell walls externally and forming callus or killing themselves to prevent further proliferation in order to prevent (resist) pathogen invasion.

또한 식물체내 호르몬의 변화가 일어나고 이 호르몬 변화에 따라 다양한 반응이 나타나게 된다. 식물 호르몬의 일종인 엡시스산(abscisic acid)이 내부적으로 증가하거나 외부적으로 처리해주면 병원균과 식물의 종류에 따라 저항성 반응을 일으킨다는 보고가 있다. 식물체내에서는 이 호르몬에 의하여 유도되는 수많은 유전자들이 있으며 이들은 각각 다른 기관에서 발육에 따라 다른 발현을 보이고 있고 또한 생물적, 무생물적 환경 스트레스에 대하여서도 특이적으로 유도되는 것으로 알려져 있다. In addition, changes in hormones in the plant occur and various reactions occur according to the changes in the hormones. Abscisic acid, a type of plant hormone, has been reported to cause resistance reactions depending on the type of pathogen and plant when internally increased or treated externally. In plants, there are numerous genes induced by this hormone, each of which has different expressions in different organs and is known to be specifically induced against biological and abiotic environmental stresses.

고추 식물에서 아직 그 기능이 알려지지 않은 엡시스산 반응 유전자의 기능을 규명하면 이를 통해 앞으로의 고추 식물체의 식물병에 대한 방어기작을 연구할 수 있어 이들 유전자는 고추병 저항성 품종의 분자적 육종에 유용한 유전육종자원으로 이용될 수 있을 것이다.By identifying the functions of Epsic acid-responsive genes, which are not yet known in pepper plants, this study can be used to study the defense mechanism against plant diseases in pepper plants. These genes are useful for the molecular breeding of pepper disease resistant varieties. It can be used as a resource.

본 발명은 이와 같은 종래기술상의 과제를 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은, 고추 세균성 점무늬병(Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)에 대한 방어반응에 관여하는 것으로서 식물병 저항성 및 세포 사멸에 관련된 유전자의 하나인 엡시스산 반응 단백질 유전자 1(Abscisic acid-responsive protein gene 1, CaABR 1)을 분리하여 해독함으로써 그 염기서열 정보 및 그에 따른 아미노산 서열 정보를 제공하는 것이다.The present invention is to solve such a prior art problem, the purpose of which is involved in the defensive reaction against bacterial bacterial spot disease ( Xanthomonas campestris pv.vesicatoria ), one of the genes involved in plant disease resistance and cell death Epsil By separating and deciphering the acidic acid-responsive protein gene 1 ( CaBR 1 ), the nucleotide sequence information and amino acid sequence information thereof are provided.

또한 본 발명은 상기 CaABR1 유전자를 이용하여 식물병에 대한 저항성 존재 여부와 식물 호르몬의 변화여부를 탐색하는 저항성 탐색방법을 제공하고자 하는 것이다. 더 나아가, 이 유전자를 식물체에 도입하여 식물병에 저항성을 가지는 형질전환 식물체를 제작하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention is to provide a resistance search method for searching for the presence of resistance to plant diseases and the change of plant hormones using the CaABR1 gene. Furthermore, the aim is to introduce a transgenic plant having resistance to plant diseases by introducing the gene into the plant.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 더욱 명확하게 된다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description, claims and drawings.

본 발명의 상기 목적은, 고추 녹광 품종(Capsicum annuum cv. Nockwang)에 고추 세균성 점무늬병균(Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)을 접종한 후, 접종되어진 고추 잎으로부터 분리한 신규 저항성 및 세포 사멸 관련 엡시스산 반응유전자 CaABR1을 확인하여 그 염기서열을 결정하고, 이를 이용하여 병원균 접종과 엡시스산 처리를 통하여 CaABR1의 발현 여부를 조사하고, 고추식물과 이 유전자를 과발현하는 형질전환 애기장대(Arabidopsis thaliana)에서 CaABR1 유전자의 식물병 저항성 유도 기능을 확인하여 달성하였다.The above object of the present invention, inoculated with pepper bacterium bacillus bacterium ( Xanthomonas campestris pv.vesicatoria) in the capsicum annuum cv.Nockwang , new resistance and cell death-related Epsic acid reaction isolated from the inoculated pepper leaves The gene CaABR1 was identified and its nucleotide sequence was determined. Using this, CaABR1 gene was examined by pathogen inoculation and epsilic acid treatment, and CaABR1 gene in Arabidopsis thaliana overexpressed red pepper plants and this gene. Achieved by confirming the plant disease resistance induction function of.

따라서 본 발명은 고추 녹광 품종(Capsicum annuum L. cv. Nockwang)에서 유래된 식물체 병저항성 및 세포 사멸 관련 엡시스산 반응과 관련된 서열번호 1의 염기서열을 갖는 분리된 유전자 CaABR1 및 서열번호 2의 아미노산 서열을 갖는 분리된 엡시스산 반응 단백질(CaABR1)을 제공한다.Accordingly, the present invention provides the amino acid sequences of the isolated gene CaABR1 and SEQ ID NO: 2 having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 related to plant disease resistance and apoptosis-related Epsic acid reactions derived from Capsicum annuum L. cv. Nockwang. To provide an isolated epsic acid reactive protein (CaABR1).

또한 본 발명은 상기 유전자를 이용하여 제조한 재조합 벡터 및 형질전환 식물체를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a recombinant vector and a transformed plant prepared using the gene.

나아가 본 발명은 병원균 또는 엡시스산을 접종 또는 처리한 식물체로부터 RNA 분리하여 노던블럿 분석으로 CaABR1 유전자의 차별적 발현을 확인하는 단계를 포함하는 식물체의 병저항성 또는 식물호르몬 변화여부를 탐색하는 방법을 제공한다.Furthermore, the present invention provides a method for searching for disease resistance or plant hormone changes in plants, including the steps of identifying RNAs from plants inoculated or treated with pathogens or epsis acid and confirming differential expression of CaABR1 gene by Northern blot analysis. .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration of the present invention.

먼저, 본 발명은 고추 세균성 점무늬병균(Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)의 비병원성균주 접종에 대해 과민성 저항성 반응을 나타내는 녹광고추 품종으로부터 단백질을 추출하여 이차원 겔 전기영동을 수행하여 차별적으로 발현하는 단백질을 동정하고 동정된 부분 서열 정도를 이용하여 접종된 잎에서 mRNA를 분리하여 제작한 cDNA 라이브러리로부터 완전한 유전자 서열을 결정한 뒤 CaABR1으로 명명된 고추 녹광 품종의 엡시스산 반응 단백질 코딩 유전자 염기서열(서열번호 1) 및 그에 따른 아미노산 서열(서열번호 2)을 제공한다(도 1 참조).First, the present invention is to identify proteins that are differentially expressed by extracting the protein from the cultivars of the green No. AD which exhibits hypersensitivity resistance to the inoculation of non-pathogenic strains of red pepper bacterial bacillus bacteria ( Xanthomonas campestris pv.vesicatoria ). After determining the complete gene sequence from the cDNA library prepared by separating the mRNA from the inoculated leaves using the degree of the identified partial sequence degree, the epsilic acid-responsive protein coding gene sequence (SEQ ID NO: 1) of Caybean greenery varieties named CaABR1 and According to amino acid sequence (SEQ ID NO: 2).

본 발명에 의한 CaABR1 단백질은 아미노산 서열의 분석결과 여러 진핵생물에서 나타나는 하나의 GRAM 도메인(domain)을 가지는 것으로 나타났으며, 포도나무(Vitis vinifera)의 unnamed protein product 유전자(Accession no. CAO41288)와는 뉴클레오타이드(nucleotide) 수준에서 74%, 애기장대(Arabidopsis thaliana)의 GRAM 도메인-함유 단백질(GRAM domain-containing protein) 유전자(Accession no. NP_196824)와는 63%의 상동성을 나타냄으로써 신규임을 알 수 있었다 (http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi, nucleotide blast program). 확인된 CaABR1의 유전자 염기서열과 이 서열에 의해 코딩되는 아미노산 서열을 도 1에 나타내었다. CaABR1 protein according to the present invention was found to have a single GRAM domain that appears in several eukaryotes as a result of the analysis of the amino acid sequence, and the nucleotide with the unnamed protein product gene (Accession no. CAO41288) of the vine ( Vitis vinifera ) (74%) at the nucleotide level and 63% homology with the GRAM domain-containing protein gene (Accession no. NP_196824) of Arabidopsis thaliana . http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi, nucleotide blast program). The gene sequence of the identified CaABR1 and the amino acid sequence encoded by this sequence are shown in FIG.

다음에, 본 발명은 고추식물의 여러 기관 및 병원균과 호르몬적 유도방법을 적용하고, RNA 노던 겔 블롯을 수행함으로써 CaABR1 단백질 발현 여부를 확인하는 것으로 이루어지는, 식물체의 저항성 탐색방법을 제공한다. 보다 구체적으로는 본 발명은, 병원균 또는 엡시스산을 접종 또는 처리한 고추 개체에서 선정된 기관에 대해 상기 CaABR1 단백질 유전자를 프로브로 이용하여 CaABR1 단백질 발현 여부를 확인하는 것으로 이루어지는, 식물체의 저항성 탐색방법을 제공한다. 본 발명에 의한 CaABR1 유전자가 식물병원균 또는 엡시스산에 의해 차별적으로 유도 발현되는 것을 실험을 통해 확인하였다(도 3 및 도 4 참조). 따라서 본 발명에 의한 CaABR1 유전자는 식물체의 저항성 탐색방법에 유용하게 이용될 수 있다.Next, the present invention provides a method for detecting resistance of plants consisting of confirming whether CaABR1 protein is expressed by applying various organs, pathogens and hormonal induction methods of pepper plants, and performing RNA Northern gel blots. More specifically, the present invention relates to a method for detecting resistance of plants, comprising checking whether CaABR1 protein is expressed by using the CaABR1 protein gene as a probe for a selected organ in a pepper individual inoculated or treated with a pathogen or epsis acid. to provide. It was confirmed through experiments that the CaABR1 gene according to the present invention is differentially induced and expressed by phytopathogens or epsic acid (see FIGS. 3 and 4). Therefore, the CaABR1 gene according to the present invention can be usefully used for a method of searching for resistance of plants.

또한, 본 발명은 상기의 CaABR1 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 고추식물과 형질전환 애기장대 식물의 식물병 저항성 생성여부 및 세포 사멸을 확인함으로써 새로운 병저항성 형질전환 식물체의 제작방법 및 저항성 분자 육종의 재료를 제공할 수 있다. 보다 구체적으로 본 발명은 CaABR1 유전자를 포함하는 재조합 벡터(pBIN35S::CaABR1)(도 5)와 아그로박테리움 튜메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens strain GV3101) 균주를 이용하여, 고추 식물에서의 일시적 발현(transient expression) 방법, CaABR1 유전자의 발현을 억제하는 VIGS 식물체 제작과 애기장대(Arabidopsis thaliana) 식물에서의 형질전환 발현(transgenic expression)을 통한 CaABR1 유전자의 식물체 병저항성 활성화기능을 확인하여(도 6a 내지 도 15 참조), 이를 통한 형질전환 식물체를 제공한다.In addition, the present invention by using the recombinant vector containing the CaABR1 gene, the production method of new disease-resistant transformed plants and resistance molecular breeding by confirming whether the plant disease resistance generation and cell death of pepper plants and transgenic Arabidopsis plants It can provide the material of. More specifically, the present invention uses a recombinant vector (pBIN35S :: CaABR1 ) containing the CaABR1 gene (FIG. 5) and the Agrobacterium tumefaciens strain GV3101 strain, transient expression in pepper plants. ) method, VIGS plant production and Arabidopsis for inhibiting the expression of CaABR1 gene (Arabidopsis thaliana), transgenic expression in plants (transgenic expression) to check the plant disease resistance activation function of CaABR1 gene through (see Fig. 6a to Fig. 15 ), Thereby providing a transgenic plant.

상술한 바와 같이, 본 발명이 완성됨으로써, 고추 식물 세균병인 고추 세균성 점무늬병(Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)에 대한 방어반응에 관여하는 것으로서 식물병 저항성 관련 유전자의 하나인, 엡시스산 반응 단백질을 코딩하는 CaABR1 유전자를 분리하여 해독함으로써 그 서열 정보 및 그에 따른 아미노산 서열 정보를 제공함과 동시에, 이 유전자를 이용하여 식물병 저항성 및 식물 호르몬 반응의 탐색방법을 제공할 뿐 아니라 저항성 식물 육종 및 형질전환 식물체 제작에 기여하는 효과를 도모할 수 있게 되었다. As described above, by completing the present invention, CaABR1 encoding Epsic acid reactive protein, which is one of genes related to plant disease resistance, is involved in the defense against pepper plant bacterial disease ( Xanthomonas campestris pv.vesicatoria ). By separating and deciphering the gene, the sequence information and amino acid sequence information are provided, as well as providing a method for detecting plant disease resistance and hormonal response using this gene, and contributing to the production of resistant plant breeding and transgenic plants. It became possible to plan the effect.

아울러 본 발명에 의한 CaABR1 유전자를 고추 및 애기장대에 과발현시켜 식 물병 저항성을 확인하고 역으로 CaABR1 유전자 사일런싱을 통한 저항성 감소를 확인하는 것으로 식물병 저항성 탐색방법을 제공하고 본 발명에 의한 CaABR1은 병 저항성 식물체의 육종을 위한 재료로서 제공되어 질 수 있다. In addition, by overexpressing the CaABR1 gene according to the present invention in pepper and Arabidopsis to identify plant disease resistance and conversely, to identify the resistance reduction through CaABR1 gene silencing provides a method for detecting plant disease resistance and CaABR1 according to the present invention It can be provided as a material for breeding resistant plants.

이러한 본 발명으로 병에 대한 반응 및 이와 관련된 병생성 관련 단백질(PR protein)의 유전자 정보를 축적이 가능해져서 식물의 병에 대한 신호전달에 대한 흥미로운 모형을 제공해 줄 수 있으며, 저항성을 일으키는 생화학적 변화를 이해함으로써, 병 저항성이 증진되는 유전공학적 식물을 개발하거나 식물의 저항성 유전 기작을 촉진하도록 작동하는 식물보호 화학물질을 개발하는 데에 실용적으로 이용될 수 있을 것이다. 따라서 본 발명은 저항성 품종 개발을 촉진할 수 있는 효과가 있으므로 식물육종 산업상 매우 유용한 발명인 것이다.The present invention enables the accumulation of genetic information of the response to the disease and related disease-associated protein (PR protein) can provide an interesting model for signaling of the disease in plants, biochemical changes that cause resistance By understanding this, it may be practically used to develop genetically engineered plants that promote disease resistance or to develop plant protection chemicals that operate to promote the plant's genetic resistance. Therefore, the present invention has an effect that can promote the development of resistant varieties is a very useful invention in the plant breeding industry.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples in accordance with the gist of the present invention. .

실시예 1. Example 1. CaABR1 CaABR1 유전자의 염기서열 및 아미노산 서열 결정Gene base sequence and amino acid sequence determination

고추 세균성 점무늬병에 대한 병저항성 관련 단백질 중 하나인 엡시스산 반응 단백질 (CaABR1 : C apsicum a nnuum Ab scisic acid- r esponsive protein 1) 코딩 유전자 염기서열 및 그로부터 추론되는 아미노산 서열을 제공하기 위하여 하기와 같은 시험을 수행하였다.Pepper disease resistance-related response of epsi seusan one protein for bacterial jeommunuibyeong protein (CaABR1: C apsicum a nnuum Ab scisic acid- r esponsive 1 protein) coding gene sequences and tested as described below to provide the amino acid sequence deduced therefrom Was performed.

고추 녹광 품종(Capsicum annuum cv. Nockwang)에 고추 세균성 점무늬병균 비병원성 균주(Xanthomonas campestris pv. vesicatoria Bv5-4a)를 접종하고 18시간 동안 습실 처리한 후 습실에서 꺼내어 저항성 병반인 과민성 세포사멸반응이 나타난 식물체와 병균을 접종하지 않은 건전한 식물체에서 잎을 수거하였다. Nokgwang pepper cultivars (Capsicum annuum cv. Nockwang) jeommunuibyeong pepper bacterial non-pathogenic bacteria strain (Xanthomonas campestris pv. Vesicatoria Bv5-4a) for inoculation, and then brought out of the treatment appeared seupsil seupsil resistant lesions of apoptosis sensitization reaction for 18 hours, the plants Leaves were harvested from healthy plants without inoculation with.

각각 수거한 잎으로부터 mRNA를 추출하여 역전사한 후 이를 PCR (Polymerase Chain Reaction) 증폭하여 cDNA 라이브러리를 제작하였다. 또한 수거한 잎으로부터 단백질을 추출하여 이를 이차원 겔 전기영동을 수행하였다. MRNA was extracted from the collected leaves and reverse transcribed, followed by PCR (Polymerase Chain Reaction) amplification to prepare cDNA libraries. In addition, proteins were extracted from the collected leaves and subjected to two-dimensional gel electrophoresis.

이차원 겔 전기영동을 수행한 결과 비병원성 균주가 접종된 식물체의 단백질 젤에서만 특이적으로 증가된 단백질을 병저항성에 관련된 단백질로 추정하고 이 단백질을 젤에서 분리하여 LC-MS/MS (liquid chromatography/tandem mass spectrometry)를 이용하여 동정을 수행하였다. As a result of two-dimensional gel electrophoresis, the protein specifically increased in only the protein gel of the plant inoculated with the non-pathogenic strain was assumed to be a protein related to pathogenic resistance. Identification was performed using mass spectrometry.

이렇게 동정된 단백질의 알려진 mRNA 서열정보(Accession no. CA524559)를 이용하여 cDNA 라이브러리에서 완전한 유전자를 클로닝하여 해독(Sequencing)한 후에 블라스트(BLST) 프로그램을 이용하여 그 전체 서열을 GenBank에 등록된 유전자 데이터베이스와 비교하여 CaABR1 단백질 코딩 유전자를 확인하고 엡시스산 반응 유전자 1 (CaABR1)으로 명명하였다. Gene sequences cloned into GenBank using the Blast program after cloning and sequencing complete genes from cDNA libraries using known mRNA sequence information (Accession no. CA524559) of the identified proteins. Compared with the CaABR1 protein coding gene was identified and named as epsis acid response gene 1 ( CaABR1 ).

본 발명에 의한 CaABR1 단백질은 아미노산 서열의 분석결과 여러 진핵생물에서 나타나는 하나의 GRAM 도메인(domain)을 가지는 것으로 나타났으며, 포도나 무(Vitis vinifera)의 unnamed protein product 유전자(Accession no. CAO41288)와는 뉴클레오타이드(nucleotide) 수준에서 74%, 애기장대(Arabidopsis thaliana)의 GRAM 도메인-함유 단백질(GRAM domain-containing protein) 유전자(Accession no. NP_196824)와는 63%의 상동성을 나타냄으로써 신규임을 알 수 있었다 (http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi, nucleotide blast program). 확인된 CaABR1의 유전자 염기서열과 이 서열에 의해 코딩되는 아미노산 서열을 도 1에 나타내었다. The CaABR1 protein according to the present invention was found to have one GRAM domain in several eukaryotes as a result of analysis of the amino acid sequence, and with the unnamed protein product gene (Accession no. CAO41288) of Vitis vinifera It was found to be novel by showing a homology of 74% at the nucleotide level and 63% with the GRAM domain-containing protein gene (Accession no. NP_196824) of Arabidopsis thaliana ( http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi, nucleotide blast program). The confirmed gene base sequence of CaABR1 and the amino acid sequence encoded by this sequence are shown in FIG.

실시예 2. 여러 고추 기관에서의 고추 Example 2 Peppers in Various Pepper Organs CaABR1CaABR1 유전자의 발현 탐색  Exploration of Gene Expression

상기 실시예 1에서 수득한 CaABR1 유전자의 고추 기관에서의 발현 여부를 확인하기 위해 다음과 같은 시험을 수행하였다.In order to confirm the expression of CaABR1 gene obtained in Example 1 in the pepper organ was carried out the following test.

고추의 각 기관인 잎, 줄기, 뿌리, 꽃, 푸른 열매, 붉은 열매 등에서 RNA를 분리하고, 분리한 RNA를 포름알데히드가 첨가된 겔 상에서 전기영동한 후 나이론막(Hybond N+)으로 전이시켰다. RNA was isolated from each organ of pepper, leaves, stems, roots, flowers, green fruits, red fruits, and the like. The isolated RNA was electrophoresed on a formaldehyde-added gel and then transferred to a nylon membrane (Hybond N +).

실시예 1에서 수득된 CaABR1 유전자를 32P-dCTP를 이용하여 표지한 후 이를 반응액 [0.25 M 인산완충액, 7% SDS, 1 mM EDTA, 5% 덱스트란 황산염]에서 65℃ 온도로 18시간 동안 배양하여 하이브리다이제이션 (hybridization)을 실시하였다.The CaABR1 gene obtained in Example 1 was labeled with 32 P-dCTP and then this was reacted for 18 hours at 65 ° C. in a reaction solution [0.25 M phosphate buffer, 7% SDS, 1 mM EDTA, 5% dextran sulfate]. Culture was performed to hybridization (hybridization).

이렇게 32P가 표지된 상기의 DNA 탐침자는 나이론막의 mRNA에 붙게 되며 이 막위에 X-ray 필름을 놓으면 32P가 표지된 DNA가 X-ray 필름을 감광시켜 이 유전자 의 발현 여부를 알아볼 수 있게 하였다. The 32 P-labeled DNA probe was attached to the mRNA of the nylon membrane. When the X-ray film was placed on the membrane, the 32- P labeled DNA was exposed to the X-ray film to detect the expression of the gene. .

상기 RNA 노던 겔 블롯 수행시 리보솜 RNA양이 동일하게 로딩되었는가를 확인하는 것이 도 2에 나타나 있으며, 실험결과 CaABR1 유전자는 줄기, 푸른 열매, 붉은 열매에서 발현하고 있는 것이 관찰되었다. It was shown in Figure 2 whether the RNA Northern gel blot was loaded with the same amount of ribosomal RNA, the experimental results showed that the CaABR1 gene is expressed in the stem, green fruit, red fruit.

실시예 3. 식물 호르몬 엡시스산 처리에 의한 Example 3. By Plant Hormone Epsis Acid Treatment CaABR1CaABR1 유전자의 발현 확인 Confirmation of gene expression

본 발명의 CaABR1 유전자가 상동성을 가지는 다른 유전자들처럼 엡시스산에 반응하여 발현하는지 알아보기 위해 하기와 같은 시험을 수행하였다. In order to determine whether the CaABR1 gene of the present invention is expressed in response to epsic acid like other genes having homology, the following test was performed.

100 uM 농도의 엡시스산을 6엽기의 고추 식물 잎에 분무기를 이용하여 처리하고, 처리 후 6, 12, 18, 24 시간 후에 잎을 수거하여 RNA를 추출하고 이 RNA를 이용하여 실시예 2와 같은 방법으로 RNA 겔 블롯을 수행하였다. To 100 u M concentration of epsi seusan 6 treated using a leaf stage of the pepper sprayer to plant foliage, and collected by the blade 6, 12, 18, 24 hours after treatment to extract RNA and as in Example 2 using the RNA RNA gel blots were performed in the same manner.

실험 결과 CaABR1 유전자는 도 3에 나타난 바와 같이 6시간 이후에 발현이 시작되어 12시간에 강하게 유지되고 그 이후로 감소하는 것을 볼 수 있었다.As a result of the experiment, CaABR1 gene was shown to start expression after 6 hours as shown in FIG. 3 and remained strong at 12 hours and then decreased.

실시예 4. 병원균 접종에 의한 고추 식물에서의 Example 4 In Pepper Plants by Pathogen Inoculation CaABR1CaABR1 유전자의 발현 탐색 방법 How to Explore Expression of Genes

상기 실시예 1에서 수득한 CaABR1 유전자의 저항성 탐색에의 이용방법을 확인하기 위하여 다음과 같이 시험하였다. In order to confirm the method of using the CaABR1 gene obtained in Example 1 for the resistance search was tested as follows.

먼저 저항성 탐색방법을 구체적으로 제시하기 위하여 식물체와 친화적 반응을 나타내는 고추 세균성 점무늬병균 (Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)의 병원성균주 Ds1과 불친화적 반응을 나타내는 비병원성 균주 Bv5-4a를 배양한 후, 108 cfu / ㎖의 농도로 6엽기의 고추 녹광 품종 3, 4엽의 뒷면에 주사기를 이용하여 접종(infiltration)하고, 28℃ 온도와 100% 상대습도 조건에서 18시간 동안 습실처리 하였다. 접종 후 1, 5, 10, 15, 20, 25 시간 후에 각각 접종한 3, 4엽을 채취하여 RNA를 분리하고, 실시예 2와 같이 RNA 겔 블롯을 수행하였다. First, in order to present a specific resistance screening method, after incubating the non-pathogenic strain Bv5-4a with an incompatible reaction with the pathogenic strain Ds1 of the pepper bacterial bacillus bacterium ( Xanthomonas campestris pv.vesicatoria ), which has a friendly reaction with the plant, 10 8 cfu / Ml of red pepper varieties 3 and 4 leaves of the red pepper varieties at the concentration of 6 ml in the infiltration using a syringe (infiltration), and the wet treatment for 18 hours at 28 ℃ temperature and 100% relative humidity conditions. After inoculation, 1, 5, 10, 15, 20 and 25 hours after inoculation, 3 and 4 leaves were inoculated respectively to separate RNA and RNA gel blot was performed as in Example 2.

상기 RNA 겔 블롯 수행시 리보솜 RNA양이 동일하게 로딩이 되었는지 확인한 것이 도 4에 나타나 있으며, 실험결과 CaABR1 유전자는 비병원성 균주에 접종되었을 때 발현이 나타나면서 접종 후 20시간 까지 저항성 반응이 일어나는 동안에 그 발현이 강하게 증가하다 감소하는 것을 보였다. It is shown in Figure 4 that the ribosomal RNA amount is equally loaded when performing the RNA gel blot, and the results show that the CaABR1 gene is expressed when inoculated into a non-pathogenic strain while the resistance reaction occurs up to 20 hours after inoculation. This seemed to increase strongly and decrease.

실시예 5. Example 5. CaABR1CaABR1 유전자의 일시적 과발현에 의한 고추 식물의 변화 Changes in Pepper Plants due to Temporary Overexpression of Genes

고추 식물에서 CaABR1 유전자가 과발현되었을 때 어떠한 변화가 일어나는지를 알아보기 위해 실시예 1에서 수득한 CaABR1 유전자를 Stratagene에서 제공하는 pBIN35S 벡터에 도입시켜 35S:CaABR1을 제조하였다(도 5).35S: CaABR1 was prepared by introducing the CaABR1 gene obtained in Example 1 into the pBIN35S vector provided by Stratagene to determine what changes occur when CaABR1 gene is overexpressed in pepper plants (FIG. 5).

이렇게 제조된 재조합벡터를 아그로박테리움 튜메파시엔스(Agrobacterium tumefacien strain GV3101)에 전기천공법(electroporation)을 통하여 도입하고 이것을 고추 잎에 접종하여 CaABR1 유전자를 과발현시켰다.The recombinant vector thus prepared was introduced into Agrobacterium tumefacien strain GV3101 through electroporation and inoculated onto pepper leaves to overexpress CaABR1 gene.

CaABR1 일시적 과발현(transient expression) 실험에 대조구로 유전자가 도입되지 않은 대조구 벡터 (35S:00)를 이용하였다. 이 두 벡터를 포함하는 GV3101 균주를 Yeast-Peptone (YEP : yeast extract 10 g, peptone 10 g, sodium chloride 5 g / L) 배지에서 진탕배양한 뒤 분광 광도계(spectrophtometer)를 이용하여 균현탁액 농도를 흡광도(optical density) 600(OD600)에서 0.5, 0.2, 0.1, 0.05로 맞추고 이를 고추 잎의 엽맥을 경계로 각각 접종하고 그 결과를 도 6a 및 도 6b에 나타내었다. In the CaABR1 transient expression experiment, a control vector (35S: 00) without a gene was used as a control. GV3101 strain containing these two vectors was shaken in Yeast-Peptone (YEP: yeast extract 10 g, peptone 10 g, sodium chloride 5 g / L) medium and absorbed by the spectrophotometer. (Optical density) 600 (OD 600 ) was adjusted to 0.5, 0.2, 0.1, 0.05 and inoculated at the border of the leaf veins of pepper, respectively, and the results are shown in Figures 6a and 6b.

그 결과 접종 후 36시간에 CaABR1 유전자가 과발현하는 부위에서는 세포 사멸이 일어나는 것을 관찰할 수 있었으며 (도 6a의 첫 번째 사진), 세포 사멸을 뚜렷하게 관찰하기 위하여 트리판 블루 염색(trypan blue staining)을 실시한 결과 세포 사멸이 일어난 부위가 파랗게 염색되어 있는 것을 관찰할 수 있었다 (도 6a의 세 번째 사진). 또한 이 유전자의 과발현으로 인한 활성산소의 변화를 알아보기 위해 댑(DAB, 3,3'-Diaminobenzidine) 염색을 실시하였다. 아그로박테리움(Agrobacterium) 접종으로 인하여 실험구와 대조구 모두에서 활성산소의 축적이 일어나지만 CaABR1의 과발현으로 인한 증가는 뚜렷히 나타나지는 않았다 (도 6a의 가운데 사진).As a result, cell death was observed in the region overexpressing the CaABR1 gene at 36 hours after inoculation (first photo of FIG. 6A), and trypan blue staining was performed to clearly observe cell death. As a result, it was observed that the sites where cell death occurred were blue stained (third photo of FIG. 6A). In addition, DAB (DA, 3,3'-Diaminobenzidine) staining was performed to investigate the change in free radicals due to overexpression of this gene. Agrobacterium (Agrobacterium) increase due to due to the vaccination experiment sphere and over-expression of only occur that the accumulation of reactive oxygen species in both CaABR1 control did not appear distinctly (middle picture of Figure 6a).

세포 사멸을 구체적으로 수치화하기 위하여 이온 측정기를 이용하여 전도도 (conductivity)를 측정하였다. 각각의 실험구과 대조구가 접종된 잎에서 OD600=0.2의 농도로 접종된 부위를 원 모양으로 잘라내서 증류수에 한 번 씻어낸 후 다시 새 증류수에 담근 후 30분 후에 전도도를 측정하였다. 그 결과 CaABR1 유전자가 과발현되어 세포 사멸이 많이 일어나는 잎에서 이온 누출이 많아 전도도가 대조구보다 높은 것을 관찰할 수 있었다 (도 6b). Conductivity was measured using an ion meter to specifically quantify cell death. The inoculated portion at the concentration of OD 600 = 0.2 in the leaves inoculated with each experimental and control group was cut out in a circular shape, washed once in distilled water, and immersed in fresh distilled water again, and then the conductivity was measured after 30 minutes. As a result, the CaABR1 gene was overexpressed and the cell death occurred in the leaves where there was a lot of ion leakage, and thus the conductivity was higher than that of the control (Fig. 6b).

CaABR1이 과발현된 고추 잎에서 병 저항성 관련 유전자의 발현을 관찰하기 위해 접종된 잎 부위를 수거하여 RNA를 추출하고 실시간 RT-PCR(Real time RT-PCR)을 수행하고 그 결과를 도 7에 나타내었다. 도 7에 나타난 바와 같이, CaABR1이 과발현하는 부위에서 병저항성 관련 유전자로 보고된 CaBPR1 (Capsicum annuum basic pathogenesis-related protein 1)과 CaDEF1 (Capsicum annuum defensin 1) 등의 발현이 증가된 것을 관찰할 수 있었다. In order to observe the expression of disease resistance-related genes in CaABR1 overexpressed pepper leaves, the inoculated leaves were harvested and RNA was extracted and real time RT-PCR was performed and the results are shown in FIG. 7. . As shown in FIG. 7, the expression of CaBPR1 ( Capsicum annuum basic pathogenesis-related protein 1), CaDEF1 ( Capsicum annuum defensin 1), etc., reported as pathogenic genes, was increased at CaABR1 overexpression sites. .

CaABR1이 과발현된 고추 잎에서 방어기작으로 알려진 칼루스 형성이 증가하였는지를 알아보기 위하여 상기 CaABR1 유전자가 과발현된 잎 부위를 아닐린 블루(aniline blue)로 염색을 실시하였다. 도 8에 나타난 바와 같이 CaABR1이 과발현하는 부위에서 GV3101 접종 농도에 따라 칼루스도 증가하는 것을 관찰할 수 있었다. In order to investigate whether callus formation known as a defense mechanism was increased in CaABR1 overexpressed red pepper leaves, the leaf region overexpressed with CaABR1 gene was stained with aniline blue. As shown in FIG. 8, it was observed that the callus also increased with the concentration of GV3101 at the CaABR1 overexpression site.

실시예 6. 바이러스를 이용한 Example 6. Using Viruses CaABR1CaABR1 유전자의 사일런싱(silencing)과 그에 따른 병저항성 변화 Silencing of Genes and Changes in Disease Resistance

CaABR1 유전자가 고추 식물에서 기능이 상실되었을 때의 병저항성의 변화를 알아보기 위하여 담배얼룩바이러스(Tobacco rattle virus)에서 유래한 TRV1 벡터와 TRV2 벡터를 이용하여 상기 유전자를 사일런싱시키고 하기와 같은 시험을 수행하였다.To investigate the changes in disease resistance when CaABR1 genes lost function in red pepper plants, the genes were silenced using TRV1 and TRV2 vectors derived from Tobacco rattle virus and tested as follows. Was performed.

먼저 CaABR1 유전자를 TRV2 벡터에 도입하여 TRV:CaABR1 재조합 벡터를 제조 하였다. 보다 구체적으로 실시예 1에서 수득한 CaABR1 유전자를 바이러스-유도 유전자 사일런싱(virus-induced gene silencing, VIGS)에서 이용되어지는 TRV(Tobacco Rattle Virus)를 이용하여 CaABR1 유전자를 TRV2 벡터(참고문헌 : Baulcombe D. C. (1999) Fast forward genetics based on virus-induced gene silencing. Curr. Opin. Plant Biol. 2: 109-113)에 도입시켜 재조합 벡터인 TRV2::CaABR1을 제조하였다. First, the CaABR1 gene was introduced into the TRV2 vector to prepare a TRV: CaABR1 recombinant vector. More specifically, embodiments of CaABR1 gene obtained from one virus-induced gene silencing (virus-induced gene silencing, VIGS) TRV2 the CaABR1 gene using the TRV (Tobacco Rattle Virus) which is used in the vector (reference: Baulcombe DC (1999) Fast forward genetics based on virus-induced gene silencing.Curr. Opin.Plant Biol. 2: 109-113) to prepare a recombinant vector TRV2 :: CaABR1 .

이렇게 제조된 TRV:CaABR1 재조합 벡터를 실시예 5와 같이 GV3101 균주에 형질전환시켰다. 대조구로 이용하기 위해 이 유전자가 도입되지 않은 벡터(TRV:00)를 GV3101 균주에 형질전환시켰다. 또한 함께 이용할 TRV1 벡터((참고문헌 : Baulcombe D. C. (1999) Fast forward genetics based on virus-induced gene silencing. Curr. Opin. Plant Biol. 2: 109-113)로 같이 형질전환시켰다. Thus prepared TRV: CaABR1 recombinant vector was transformed into the GV3101 strain as in Example 5. A vector without this gene (TRV: 00) was transformed into the GV3101 strain for use as a control. It was also transformed with a TRV1 vector (Bulcombe DC (1999) Fast forward genetics based on virus-induced gene silencing.Curr. Opin. Plant Biol. 2: 109-113) to be used together.

이 벡터들을 가진 균주를 실시예 5에서처럼 배양하고 그 농도를 OD600에서 0.4로 맞추고 TRV1을 가진 균주와 TRV:CaABR1을 가진 균주를 1:1로 섞어준 뒤 고추의 떡잎이 나왔을 때 주사기를 이용하여 떡잎에 접종하여 CaABR1 유전자가 사일런싱되는 식물체를 제작하였다. 대조구를 위해 TRV1을 가진 균주와 TRV:00를 가진 균주를 마찬가지로 섞어 접종해주었다. Incubate the strains with these vectors as in Example 5, adjust the concentration from OD 600 to 0.4, mix the strain with TRV1 and the strain with TRV: CaABR1 1: 1, and then use a syringe when the cotyledon of the pepper appeared. A plant was inoculated with cotyledon to silence the CaABR1 gene. For control, strains with TRV1 and strains with TRV: 00 were similarly inoculated.

이렇게 제작된 고추가 6엽기에 이르렀을 때 고추 세균성 점무늬병균(Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)을 접종하여 병저항성 감소여부를 확인하였다. 도 9a 및 도 9b에서 보는 바와 같이 병원성 균주(Ds1)에 접종되었을 때 CaABR1 유전자가 사일런싱된 식물에서 병징이 크게 나타나고 세균의 생장률이 증가하는 것을 관찰할 수가 있었다. 그러나 병균을 접종하기 하루 전에 엡시스산을 처리한 식물에서 엡시스산에 의한 세균 생장률의 변화는 관찰되지 않았다. 또한 비병원성균주(Bv5-4a)로 접종했을 때는 CaABR1 유전자가 사일런싱된 식물에서 병저항성 반응인 세포사멸반응이 지연되면서 세균 생장률도 증가하는 것을 관찰할 수 있었다 (도 10a와 10b). CaABR1이 사일런싱되지 않은 식물에서 엡시스산은 세균생장을 억제하지만 이 유전자가 사일런싱된 식물에서 엡시스산의 처리는 세균 생장을 증가시켰다(도 10b). CaABR1이 사일런싱된 식물에서 세포사멸이 지연되기 때문에 실시예 5와 같이 전도도를 측정한 결과 이 유전자가 사일런싱된 식물에서 사일런싱되지 않은 식물보다 전도도가 낮아 세포 사멸이 감소되어 이온 누출이 감소되었음을 관찰할 수 있었다 (도 10c). When the red pepper thus prepared reached the six leaf stage , it was inoculated with red pepper bacterial spot bacteria ( Xanthomonas campestris pv. Vesicatoria ) to determine whether the disease resistance was reduced. 9A and 9B, when inoculated with the pathogenic strain (Ds1), it was observed that the symptom was large in the plants in which the CaABR1 gene was silenced, and the growth rate of the bacteria was increased. However, no change in bacterial growth rate by epsis acid was observed in plants treated with epsis acid one day before inoculation. In addition, when inoculated with a non-pathogenic strain (Bv5-4a), it was observed that the bacterial growth rate increased as the apoptotic response was delayed in the caABR1 gene- silent plants (FIGS. 10A and 10B). Epsis acid inhibited bacterial growth in plants without CaABR1 silencing, but treatment of epsis acid in plants with this gene silenced increased bacterial growth (FIG. 10B). Since CaABR1 delayed apoptosis in silenced plants, the conductivity was measured as in Example 5, indicating that the gene has lower conductivity than non- silenced plants in silenced plants, resulting in reduced cell death and reduced ion leakage. Observation was possible (FIG. 10C).

실시예 7. Example 7. CaABR1 CaABR1 유전자를 이용한 형질전환 식물체의 제조 및 Preparation of Transgenic Plants Using Genes CaABR1CaABR1 유전자의 과발현에 의한 애기장대 식물의 병저항성 변화 Disease Resistance Changes in Arabidopsis Plants by Overexpression of Genes

CaABR1 유전자가 과발현되었을 때 병저항성의 증가 여부를 알아보기 위하여 실시예 5에서 이용된 재조합 벡터를 가진 GV3101 균주를 꽃침지(floral dipping) 방법을 통하여 형질전환이 용이한 애기장대 식물체에 고추 CaABR1 유전자를 도입하여 형질전환을 시킨 후 하기와 같은 시험을 수행하였다. In order to determine whether the disease resistance was increased when the CaABR1 gene was overexpressed, pepper CaABR1 gene was transferred to Arabidopsis plants that were easily transformed by the floral dipping method of the GV3101 strain having the recombinant vector used in Example 5. After transformation by transformation, the following test was performed.

CaABR1 유전자가 과발현된 식물체에서 병 저항성 변화 여부를 알아보기 위하여, 우선 상기 CaABR1 유전자가 과발현된 애기장대와 대조구로서의 야생형 애기장 대 식물체에서 CaABR1 과발현 여부를 관찰하였으며 그 결과를 도 11에 나타내었다. #1, #2, #3은 사용된 형질전환식물체의 계통번호를 나타낸 것이다. In order to determine the change in disease resistance in plants overexpressing the CaABR1 gene, CaABR1 overexpression was first observed in the Arabidopsis larvae overexpressed with the CaABR1 gene and wild-type Arabidopsis as a control, and the results are shown in FIG. 11. # 1, # 2 and # 3 represent the line number of the transgenic plant used.

상기와 같이 CaABR1이 과발현된 애기장대 식물에 슈도모나스 시링게 패소바 토마토 (Pseudomonas siryngae pv. tomato) DC3000 균주를 5 x 104 cfu / ml 농도로 주사기를 이용하여 접종하고 28℃에 두고 식물체의 변화를 관찰하였다. 도 12에서 보는 바와 같이 CaABR1이 과발현된 식물체에서 야생형과 비교하여 세균 생장률이 감소하여 저항성을 나타내고 있음이 관찰되었다. Pseudomonas siryngae pv. Tomato in the Arabidopsis plants overexpressed CaABR1 as described above DC3000 strains were inoculated using a syringe at a concentration of 5 x 10 4 cfu / ml and placed at 28 ° C to observe changes in the plant. As shown in FIG. 12, it was observed that the growth rate of bacteria in the overexpressed plants of CaABR1 showed resistance as compared to the wild type.

또한 노균병을 일으키는 하이알로 페로노스포라 파라시티카(Hyaloperonospora parasitica) Noco2 균주를 CaABR1 과발현 애기장대 식물과 야생형 대조구 애기장대 식물의 떡잎 시기에 5 x 104 spores / ml 농도로 접종한 후 17℃ 온도에서 습실처리한 후 병저항성의 변화를 관찰하였다. In addition, Hyaloperonospora parasitica Noco2 strain, which causes downy mildew, was inoculated at 5 x 10 4 spores / ml at the cauliflower season of CaABR1 overexpressing Arabidopsis plants and wild-type control Arabidopsis plants, and then wetted at 17 ° C. After treatment, changes in disease resistance were observed.

그 결과 도 13에 나타난 바와 같이, CaABR1 유전자가 과발현된 식물에서 야생형 대조구 식물보다 포자낭경(sporangiophore) 형성이 적게 관찰되었다 (도 13). 또한 각각 식물의 떡잎에서 포자경수를 확인해 본 결과 CaABR1 유전자가 과발현된 형질전환 애기장대 식물에서 포자낭경수가 적게 형성되었다 (도 14). 나아가 각각의 식물 떡잎을 수거하여 1 ml 살균수에 현탁한 뒤 강하게 풀어내어 분생포자(conidiospore) 수를 확인해 본 결과 분생포자수도 CaABR1 유전자가 과발현된 식물에서 감소하는 것으로 관찰되었다 (도 15). As a result, as shown in FIG. 13, less sporangiophore formation was observed in plants overexpressed CaABR1 gene than in wild-type control plants (FIG. 13). In addition, as a result of confirming spore hard water in the cotyledon of each plant, less spore hard water was formed in the transgenic Arabidopsis plants overexpressed the CaABR1 gene (FIG. 14). Furthermore, each plant cotyledon was collected, suspended in 1 ml of sterile water, and then strongly released to confirm the conidiospore number. As a result, the number of conidia was observed to be reduced in plants overexpressing the CaABR1 gene (FIG. 15).

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였으나, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 균등물에 의하여 정의된다고 할 것이다.Although specific portions of the present invention have been described in detail above, it will be apparent to those skilled in the art that such specific techniques are merely preferred embodiments, and thus the scope of the present invention is not limited thereto. Therefore, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and equivalents thereof.

도 1은 본 발명에 의하여 고추 녹광 품종(Capsicum annuum L. cv. Nockwang)으로부터 클로닝한 고추 엡시스산 반응 유전자의 염기서열 및 아미노산서열을 나타낸 도면이고,1 is a view showing the nucleotide sequence and amino acid sequence of pepper Epsis acid reaction gene cloned from the pepper green light varieties ( Capsicum annuum L. cv. Nockwang) according to the present invention,

도 2는 고추 녹광 품종의 각 기관에서 CaABR1 유전자의 발현 결과를 나타낸 도면이고,Figure 2 is a diagram showing the expression results of CaABR1 gene in each organ of the red pepper cultivation varieties,

도 3은 고추식물에 엡시스산(Abscisic acid)을 처리한 후 시간 경과에 따른 CaABR1 유전자의 발현 결과를 나타낸 도면이고,Figure 3 is a view showing the expression results of CaABR1 gene over time after the treatment with Epsis acid (Abscisic acid) to pepper plants,

도 4는 고추 녹광 품종에 고추 세균성 점무늬병균(Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)의 병원성 및 비병원성 균주를 접종하였을 때, 접종된 잎과 접종되지 않은 잎에서의 CaABR1 유전자의 발현 결과를 나타낸 도면이고,4 is a view showing the expression results of CaABR1 gene in the inoculated and non-inoculated leaves when inoculated with the pathogenic and non-pathogenic strains of pepper bacterial erythematophytes ( Xanthomonas campestris pv.vesicatoria ) to the red pepper varieties,

도 5는 CaABR1 유전자를 고추 및 애기장대(Arabidopsis thaliana) 식물체에서 과발현(overexpression)하기 위한 재조합벡터(pBIN35S:CaABR1)의 배열지도이고,5 is an arrangement map of a recombinant vector (pBIN35S: CaABR1 ) for overexpressing the CaABR1 gene in pepper and Arabidopsis thaliana plants,

도 6a 및 도 6b는 상기의 재조합벡터 pBIN35S:CaABR1을 아그로박테리움 튜메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens strain GV3101) 균주에 도입한 후 이를 이용하여 고추 식물에서 CaABR1 유전자를 일시적 과발현(transient expression)하였을 때 나타나는 세포 사멸, 활성 산소 발생 및 세포사멸에 따른 이온 누출 결과를 나타낸 도면이고,6a and 6b show the recombinant vector pBIN35S: CaABR1 introduced into the Agrobacterium tumefaciens strain GV3101 strain and then transiently expressed the CaABR1 gene in pepper plants using the same. It is a view showing the ion leakage results according to the death, active oxygen generation and cell death,

도 7은 고추 식물에서 CaABR1 유전자가 일시적 과발현되었을 때 고추 식물의 병방어 관련 유전자들의 발현을 실시간 PCR(Real-time PCR)을 통해 확인한 결과를 나타낸 도면이고 (CaBPR1 : Capsicum annuum basic pathogenesis-related protein 1, CaPR10 : Capsicum annuum pathogenesis-related protein 10, CaDEF1 : Capsicum annuum defensin 1),FIG. 7 shows the results of confirming the expression of disease-related genes of pepper plants through real-time PCR when CaABR1 gene was transiently overexpressed in pepper plants (CaBPR1: Capsicum annuum basic pathogenesis-related protein 1 , CaPR10: Capsicum annuum pathogenesis-related protein 10, CaDEF1: Capsicum annuum defensin 1),

도 8은 고추 식물에서 CaABR1 유전자가 일시적 과발현되었을 때 고추 식물에서 일어나는 방어기작으로서의 칼루스 형성을 아닐린블루염색(Aniline blue staining)을 통해 확인한 결과이고,8 is a result of confirming callus formation as a defense mechanism occurring in pepper plants when CaABR1 gene is transiently overexpressed in pepper plants through aniline blue staining,

도 9a 및 도 9b는 TRV 벡터를 이용하여 재조합벡터 TRV:CaABR1를 제작하고 이를 아그로박테리움 튜메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens strain GV3101) 균주에 도입한 후 이것을 고추 식물이 떡잎 시기일 때 접종하여 제작한 CaABR1 유전자 사일런싱 식물에 엡시스산을 처리하고 고추 세균성 점무늬병균의 병원성 균주를 접종한 후 병징이 나타난 식물체 사진과 식물체 내에서 병원균 생장을 검정한 결과를 나타낸 그래프이고,9A and 9B show a recombinant vector TRV: CaABR1 prepared using a TRV vector and introduced into the Agrobacterium tumefaciens strain GV3101 strain, which was inoculated when Cayenne pepper plants were inoculated with CaABR1. This is a graph showing the plant photos showing the symptom and the pathogen growth in the plants after treatment with epsilic acid and inoculation of pathogenic strains of the red pepper bacterial spot pathogen.

도 10a 내지 도 10c는 도 9a 및 도 9b와 같이 제작한 CaABR1 유전자 사일런싱 식물에 엡시스산을 처리하고 고추 세균성 점무늬병균의 비병원성 균주를 접종한 후 병징이 나타난 식물체 사진과 그 식물체를 트리판블루염색(Trypan blue staining)한 사진, 그리고 식물체 내에서 병원균 생장을 검정한 결과 그래프 및 이온 누출을 확인한 결과 그래프이고,Figures 10a to 10c is a trypan blue staining the plant photos and the plants showing the symptoms after treatment with epsis acid and inoculated non-pathogenic strains of red pepper bacterial spots bacteria produced CaABR1 gene silencing plants prepared as shown in Figures 9a and 9b (Trypan blue staining) photographs, and the result of the test of pathogen growth in the plant and the graph of the result of confirming the ion leakage,

도 11은 상기의 재조합벡터 pBIN35S:CaABR1과 아그로박테리움 튜메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens strain GV3101) 균주를 이용하여 CaABR1 유전자를 과발현시킨 형질전환 애기장대 식물에서 CaABR1 유전자의 과발현 여부를 RT-PCR로 확인한 도면이고,11 is a recombinant vector of the pBIN35S: CaABR1 with Agrobacterium tumefaciens figure determined in transgenic Arabidopsis thaliana plants that overexpressed the CaABR1 gene using the (Agrobacterium tumefaciens strain GV3101) strains over-expressing if the CaABR1 gene by RT-PCR ego,

도 12는 상기의 재조합벡터 pBIN35S:CaABR1과 아그로박테리움 튜메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens strain GV3101) 균주를 이용하여 CaABR1 유전자를 과발현시킨 형질전환 애기장대 식물에서 슈도모나스 시링게 패소바 토마토 DC3000 (Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000) 접종한 후 병원균 생장률을 검정한 결과를 나타낸 그래프이고,Figure 12 is the recombinant vector pBIN35S: CaABR1 and Agrobacterium tumefaciens (Agrobacterium tumefaciens strain GV3101) Pseudomonas when in transgenic Arabidopsis thaliana plants that overexpressed the CaABR1 genes using the strains ringge lost bar tomato DC3000 (Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000) is a graph showing the results of assaying pathogen growth after inoculation,

도 13은 CaABR1 유전자를 과발현시킨 형질전환 애기장대 식물에 노균병균인 하이알로 페로노스포라 파라시티카 Noco2 (Hyaloperonospora parasitica Noco2)를 접종한 뒤 병저항성이 나타난 결과를 보인 도면이고,FIG. 13 is a diagram showing the results of pathogenic resistance after inoculation of Hyaloperonospora parasica Noco2 ( Hyaloperonospora parasitica Noco2), which is a Bacillus bacterium, to a transgenic Arabidopsis plant that overexpresses the CaABR1 gene.

도 14는 CaABR1 유전자를 과발현시킨 형질전환 애기장대 식물에 노균병균인 하이알로 페로노스포라 파라시티카 Noco2 (Hyaloperonospora parasitica Noco2)를 접종한 뒤 병저항성이 나타날 때 잎에 생성된 포자낭경(sporangiophore)을 검정한 결과를 나타낸 그래프이고,14 is a test for sporangiophore generated on leaves when inoculated with a bacterium hyaluroferon spora parasitia Noco2 ( Hyaloperonospora parasitica Noco2) in transgenic Arabidopsis plants overexpressing the CaABR1 gene. A graph showing one result,

도 15는 CaABR1 유전자를 과발현시킨 형질전환 애기장대 식물에 노균병균인 하이알로 페로노스포라 파라시티카 Noco2 (Hyaloperonospora parasitica Noco2)를 접종한 뒤 병저항성이 나타날 때 생성된 포자낭경(sporangiophore)으로부터 나온 분생포자(conidiospore)를 검정한 결과를 나타낸 그래프이다. 15 is a conidia of spores generated from sporangiophore produced when disease resistance appears after inoculation of Hyalperonospora parasitica Noco2 ( Hyaloperonospora parasitica Noco2) as a bacterial bacterium to a transgenic Arabidopsis plant overexpressing the CaABR1 gene. (Conidiospore) is a graph showing the results of the test.

<110> Korea University Industrial and Academic Collaboration Foundation <120> Pepper disease resistance- and cell death-related, abscisic acid-responsive gene CaABR1 and transgenic plants using the same <130> P11-080929-01 <160> 2 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 1172 <212> DNA <213> Capsicum annuum cv. Nockwang <400> 1 cttgaaaata gttttccgca cttaaatcag ttaatcatga caggcacaac agaagaaaat 60 caacccaaag ttcaagaatc agagcctcaa gcaccctcta ttcctacatc ttcttcttct 120 gatgagaaag agaaacaacc agaaatggat caacaaaaat ggggcacaca cataatgggt 180 ccaccagcag ttccaacaag tcatccagat aatcagaaag ctgctgcgtt atggagagct 240 gcagaccaaa aagaagagtt tcacccacag ccttacgttg tttatactcc agttgatcat 300 aggcctacta ataatccact tgaatctgtt gttaatatgt ttaattcttg gagtaatcga 360 gctgagacca tcgcccgcaa catctggcat aatctgagaa ctggaccatc agtgacagaa 420 gcagcgtggg gaaagcttaa tttgacagcc aaggccttaa cagaaggcgg attcgagccg 480 ctttacaagc agattttctc tacggaccct aatgagcagc tgaagaagac atttgcttgt 540 tatctttcaa caactactgg tcctgttgct ggaacactct atttgtcatc tactaaggtt 600 gctttttgca gtgatcgacc tttatccttc aaagctccat caggtcagga ggcttggagc 660 tactacaagg tagcaatacc attgacaaac attgggacta tgaacccaat agtgatgaga 720 gagaatccac cagagaggta cattcagata gttacaatcg atggtcatga cttctggttc 780 atggggtttg tcaattttga gaaagcaaca catcatctcc ttgatgcctt gtctaatttt 840 aaggcccaac ctcctcatgt tggggaagtg ccacaaccag ctagtaacta ggaaaaaatg 900 gctctgtcat aacttattgg gctgcacact gctttacttt ttctattttc tttgtttgtt 960 cctgcattag atatatgtat tctctgtatg tatttttatt gcaacattat ttgtattata 1020 cacactgctt tagtttttat tttctctgtt taggagattg acatatatac tgtctgtatt 1080 tttattgtaa catttttgta ttagactctc gtgtgtattt ttattgtaac attatttata 1140 ttgtaaaaaa aaaaaaaaaa aaaaaaaaaa aa 1172 <210> 2 <211> 284 <212> PRT <213> Capsicum annuum cv. Nockwang <400> 2 Met Thr Gly Thr Thr Glu Glu Asn Gln Pro Lys Val Gln Glu Ser Glu 1 5 10 15 Pro Gln Ala Pro Ser Ile Pro Thr Ser Ser Ser Ser Asp Glu Lys Glu 20 25 30 Lys Gln Pro Glu Met Asp Gln Gln Lys Trp Gly Thr His Ile Met Gly 35 40 45 Pro Pro Ala Val Pro Thr Ser His Pro Asp Asn Gln Lys Ala Ala Ala 50 55 60 Leu Trp Arg Ala Ala Asp Gln Lys Glu Glu Phe His Pro Gln Pro Tyr 65 70 75 80 Val Val Tyr Thr Pro Val Asp His Arg Pro Thr Asn Asn Pro Leu Glu 85 90 95 Ser Val Val Asn Met Phe Asn Ser Trp Ser Asn Arg Ala Glu Thr Ile 100 105 110 Ala Arg Asn Ile Trp His Asn Leu Arg Thr Gly Pro Ser Val Thr Glu 115 120 125 Ala Ala Trp Gly Lys Leu Asn Leu Thr Ala Lys Ala Leu Thr Glu Gly 130 135 140 Gly Phe Glu Pro Leu Tyr Lys Gln Ile Phe Ser Thr Asp Pro Asn Glu 145 150 155 160 Gln Leu Lys Lys Thr Phe Ala Cys Tyr Leu Ser Thr Thr Thr Gly Pro 165 170 175 Val Ala Gly Thr Leu Tyr Leu Ser Ser Thr Lys Val Ala Phe Cys Ser 180 185 190 Asp Arg Pro Leu Ser Phe Lys Ala Pro Ser Gly Gln Glu Ala Trp Ser 195 200 205 Tyr Tyr Lys Val Ala Ile Pro Leu Thr Asn Ile Gly Thr Met Asn Pro 210 215 220 Ile Val Met Arg Glu Asn Pro Pro Glu Arg Tyr Ile Gln Ile Val Thr 225 230 235 240 Ile Asp Gly His Asp Phe Trp Phe Met Gly Phe Val Asn Phe Glu Lys 245 250 255 Ala Thr His His Leu Leu Asp Ala Leu Ser Asn Phe Lys Ala Gln Pro 260 265 270 Pro His Val Gly Glu Val Pro Gln Pro Ala Ser Asn 275 280 <110> Korea University Industrial and Academic Collaboration Foundation <120> Pepper disease resistance- and cell death-related, abscisic          acid-responsive gene CaABR1 and transgenic plants using the same <130> P11-080929-01 <160> 2 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 1172 <212> DNA 213 Capsicum annuum cv. Nockwang <400> 1 cttgaaaata gttttccgca cttaaatcag ttaatcatga caggcacaac agaagaaaat 60 caacccaaag ttcaagaatc agagcctcaa gcaccctcta ttcctacatc ttcttcttct 120 gatgagaaag agaaacaacc agaaatggat caacaaaaat ggggcacaca cataatgggt 180 ccaccagcag ttccaacaag tcatccagat aatcagaaag ctgctgcgtt atggagagct 240 gcagaccaaa aagaagagtt tcacccacag ccttacgttg tttatactcc agttgatcat 300 aggcctacta ataatccact tgaatctgtt gttaatatgt ttaattcttg gagtaatcga 360 gctgagacca tcgcccgcaa catctggcat aatctgagaa ctggaccatc agtgacagaa 420 gcagcgtggg gaaagcttaa tttgacagcc aaggccttaa cagaaggcgg attcgagccg 480 ctttacaagc agattttctc tacggaccct aatgagcagc tgaagaagac atttgcttgt 540 tatctttcaa caactactgg tcctgttgct ggaacactct atttgtcatc tactaaggtt 600 gctttttgca gtgatcgacc tttatccttc aaagctccat caggtcagga ggcttggagc 660 tactacaagg tagcaatacc attgacaaac attgggacta tgaacccaat agtgatgaga 720 gagaatccac cagagaggta cattcagata gttacaatcg atggtcatga cttctggttc 780 atggggtttg tcaattttga gaaagcaaca catcatctcc ttgatgcctt gtctaatttt 840 aaggcccaac ctcctcatgt tggggaagtg ccacaaccag ctagtaacta ggaaaaaatg 900 gctctgtcat aacttattgg gctgcacact gctttacttt ttctattttc tttgtttgtt 960 cctgcattag atatatgtat tctctgtatg tatttttatt gcaacattat ttgtattata 1020 cacactgctt tagtttttat tttctctgtt taggagattg acatatatac tgtctgtatt 1080 tttattgtaa catttttgta ttagactctc gtgtgtattt ttattgtaac attatttata 1140 ttgtaaaaaa aaaaaaaaaa aaaaaaaaaa aa 1172 <210> 2 <211> 284 <212> PRT 213 Capsicum annuum cv. Nockwang <400> 2 Met Thr Gly Thr Thr Glu Glu Asn Gln Pro Lys Val Gln Glu Ser Glu   1 5 10 15 Pro Gln Ala Pro Ser Ile Pro Thr Ser Ser Ser Ser Asp Glu Lys Glu              20 25 30 Lys Gln Pro Glu Met Asp Gln Gln Lys Trp Gly Thr His Ile Met Gly          35 40 45 Pro Pro Ala Val Pro Thr Ser His Pro Asp Asn Gln Lys Ala Ala Ala      50 55 60 Leu Trp Arg Ala Ala Asp Gln Lys Glu Glu Phe His Pro Gln Pro Tyr  65 70 75 80 Val Val Tyr Thr Pro Val Asp His Arg Pro Thr Asn Asn Pro Leu Glu                  85 90 95 Ser Val Val Asn Met Phe Asn Ser Trp Ser Asn Arg Ala Glu Thr Ile             100 105 110 Ala Arg Asn Ile Trp His Asn Leu Arg Thr Gly Pro Ser Val Thr Glu         115 120 125 Ala Ala Trp Gly Lys Leu Asn Leu Thr Ala Lys Ala Leu Thr Glu Gly     130 135 140 Gly Phe Glu Pro Leu Tyr Lys Gln Ile Phe Ser Thr Asp Pro Asn Glu 145 150 155 160 Gln Leu Lys Lys Thr Phe Ala Cys Tyr Leu Ser Thr Thr Thr Gly Pro                 165 170 175 Val Ala Gly Thr Leu Tyr Leu Ser Ser Thr Lys Val Ala Phe Cys Ser             180 185 190 Asp Arg Pro Leu Ser Phe Lys Ala Pro Ser Gly Gln Glu Ala Trp Ser         195 200 205 Tyr Tyr Lys Val Ala Ile Pro Leu Thr Asn Ile Gly Thr Met Asn Pro     210 215 220 Ile Val Met Arg Glu Asn Pro Pro Glu Arg Tyr Ile Gln Ile Val Thr 225 230 235 240 Ile Asp Gly His Asp Phe Trp Phe Met Gly Phe Val Asn Phe Glu Lys                 245 250 255 Ala Thr His His Leu Leu Asp Ala Leu Ser Asn Phe Lys Ala Gln Pro             260 265 270 Pro His Val Gly Glu Val Pro Gln Pro Ala Ser Asn         275 280  

Claims (10)

고추 녹광 품종(Capsicum annuum L. cv. Nockwang) 유래의 서열번호 1의 염기서열을 갖는 분리된 유전자(CaABR1).An isolated gene ( CaBR1 ) having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 from Capsicum annuum L. cv. Nockwang. 서열번호 2의 아미노산 서열을 갖는 분리된 단백질(CaABR1).An isolated protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 (CaABR1). 제1항 기재의 CaABR1 유전자를 포함하는 재조합 벡터.A recombinant vector comprising the CaABR1 gene of claim 1. 제1항 기재의 CaABR1 유전자를 pBIN35S에 삽입시켜 제조한 재조합벡터 pBIN35S::CaABR1.A recombinant vector pBIN35S :: CaABR1 prepared by inserting the CaABR1 gene according to claim 1 into pBIN35S . 제1항 기재의 유전자 또는 제3항 기재의 재조합 벡터에 의해 형질전환된 식물체.A plant transformed by the gene of claim 1 or the recombinant vector of claim 3. 제5항에 있어서, 상기 식물체는 고추 또는 애기장대인 식물체.The plant of claim 5, wherein the plant is pepper or Arabidopsis. 고추 세균성 점무늬병의 비병원성 세균을 접종한 식물체로부터 RNA 분리하여 노던블럿 분석으로 제1항 기재 CaABR1 유전자의 발현을 확인하는 단계를 포함하는 식물체의 저항성 탐색방법.A method for detecting resistance of a plant comprising the step of confirming the expression of the CaABR1 gene according to claim 1 by Northern blot analysis by separating RNA from a plant inoculated with non-pathogenic bacteria of red pepper bacterial spot pattern disease. 엡시스산 (Abscisic acid)을 처리한 식물체로부터 RNA 분리하여 노던블럿 분석으로 제1항 기재 CaABR1 유전자의 발현을 확인하는 단계를 포함하는 식물체의 저항성 탐색방법.Separation of RNA from plants treated with Abscisic acid (Abscisic acid) and the Northern blot analysis of the method of claim 1, comprising the step of confirming the expression of the CaABR1 gene described in claim 1. 제1항 기재의 CaABR1 유전자를 바이러스-유도 유전자 사일런싱(virus-induced gene silencing, VIGS)을 위한 벡터인 TRV2(Tobacco Rattle Virus 2) 벡터에 삽입시켜 제조한 재조합벡터 TRV2:: CaABR1.Recombinant vector TRV2 :: CaABR1 prepared by inserting the CaABR1 gene according to claim 1 into a Tobacco Rattle Virus 2 vector, which is a vector for virus-induced gene silencing (VIGS). 제9항 기재의 재조합벡터가 도입되어 제1항 기재 CaABR1 유전자가 사일런싱된 고추. Pepper, wherein the recombinant vector described in claim 9 is introduced to silence the CaABR1 gene according to claim 1.
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KR101256277B1 (en) * 2010-10-09 2013-04-18 고려대학교 산학협력단 The pepper cytochrome P450 gene CaCYP450A in resistance responses against microbial pathogens and transgenic disease resistant plants using the same

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