KR20110028184A - Disease resistance-related pepper e3 ubiquitin ligase gene caring1 and transgenic plants using the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An E3 ubiquitin ligase gene(CaRING1) and a disease resistant transgenic plant using the same are provided to search plant disease resistance. CONSTITUTION: A gene CaRING1(Capsicum annuum E3 ubiquitin ligase RING1) encoding Capsicum annuum-derived E3 ubiquitin ligase is a gene of sequence number 1. The protein has an amino acid sequence of sequence number 2. A recombinant vector pBIN35S::CaRING1 contains gene, CaRING1. A detection for disease resistance of a plant is performed by isolating mRNA from a plant transformed by the recombinant vector and confirming different expression of CaRING1 gene.

Description

병저항성 관련 고추 E3유비퀴틴라이게이즈 유전자 씨에이링1 및 이를 이용한 형질전환 식물체{Disease resistance-related pepper E3 ubiquitin ligase gene CaRING1 and transgenic plants using the same}Disease resistance-related pepper E3 ubiquitin ligase gene CaRING1 and transgenic plants using the same}

본 발명은 식물병 저항성에 관련된 신규 유전자인 고추 E3유비퀴틴라이게이즈 유전자(CaRING1: Capsicum annuum E3 ubiquitin ligase RING1), 및 이를 이용한 생물적(biotic) 스트레스 탐색방법과 병저항성 형질전환 식물체에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 고추 세균성 점무늬병(Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)의 병원성 균주와 비병원성 균주에 감염될 때 특이적으로 발현이 유도되는 식물병 저항성 관련 신규 유전자인 CaRING1 유전자의 염기서열 및 그에 따른 아미노산 서열을 제공하며, 이를 이용하여 병원성이나 비병원성 병원균 접종 시 저항성 관련 유전자 CaRING1의 차별적인 발현여부를 확인하는 식물체의 저항성 탐색방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 고추 식물에서 바이러스 유도 유전자 침묵(VIGS, virus-induced gene silencing) 기술을 이용하여 상기 CaRING1 유전자의 발현을 억제시켜 병저항성에 있어서 CaRING1 유전자의 역할을 확인하고, 그리고 상기 CaRING1 유전자를 고추 식물에 아그로박테리움 매개 일시적 발현(Agrobacterium-mediated transient expression) 방법과 애기장대(Arabidopsis thaliana)에 형질전환(transgenic expression)을 통해 각각 도입시켜 CaRING1 유전자의 식물체 병저항성 증대효과를 확인하여, 이를 통한 식물병 저항성 형질전환 식물체를 제공하는 것에 관한 것이다.The present invention relates to a pepper E3 ubiquitin ligase gene ( CaRing1 : Capsicum annuum E3 ubiquitin ligase RING1 ), which is a novel gene related to plant disease resistance, and a biological stress screening method using the same and a pathogenic transgenic plant. More specifically, the present invention relates to a base sequence of CaRING1 gene, a novel gene related to plant disease resistance, which is induced specifically when infected with pathogenic and non-pathogenic strains of red pepper bacterial spot disease ( Xanthomonas campestris pv.vesicatoria ) The present invention provides an amino acid sequence, and relates to a method for detecting resistance of a plant to identify differential expression of resistance-related gene CaRING1 when inoculating pathogenic or non-pathogenic pathogens. In addition, the present invention using the virus-induced gene silencing (VIGS) technology in pepper plants to inhibit the expression of the CaRING1 gene to confirm the role of CaRING1 gene in pathogenic resistance, and the CaRING1 gene The Agrobacterium- mediated transient expression method and the transgenic expression of Arabidopsis thaliana were introduced into the pepper plants to confirm the effect of increasing the plant disease resistance of the CaRING1 gene. The present invention relates to providing a plant disease resistant transgenic plant.

식물은 외부의 병원체의 침해를 저지하기 위하여 다양한 형태의 방어관련 기작을 가지고 있다. 이와 같은 방어관련 기작들은 효과적으로 식물을 보호하며 지금까지 알려져 있지 않은 생체 내 기작을 규명하는 것은 작물생산측면에서 중요한 역할을 할 뿐만 아니라 과학기술적 가치를 지닌다. 또한 식물방어관련 기작을 위해서 유도되는 특이적인 유전자의 정보는 새로운 작물의 육종을 위한 중요한 자원으로 사용될 수 있다. Plants have various forms of defense-related mechanisms to prevent invasion of external pathogens. These defense-related mechanisms effectively protect plants and identify biomechanical mechanisms that have not been known to date not only play an important role in crop production but also have scientific and technological value. In addition, specific gene information derived for plant defense-related mechanisms can be used as an important resource for breeding new crops.

우리나라에서 재배되는 주요한 가지과 작물로서 고추 (Capsicum annuum L.)는 농업경제에 있어서 가장 중요한 작물중의 하나이다. 고추식물에서 바이러스병, 세균병, 진균병 등이 다양하게 보고되어 있으나 지금까지 효과적인 병 저항성 작물은 보고되어 있지 않다. 그러므로 생명공학적 기법을 이용한 효과적인 병저항성 관련 유전자의 분리 및 형질전환 식물의 제작은 생산비 절감의 효과 및 친환경시대에 맞는 고품질 작물의 생산을 가능하게 하며 이와 연계된 다양한 산업의 활성화에 기여 할 수 있다. Red pepper ( Capsicum annuum L. ) is one of the most important crops in the agricultural economy. Virus, bacterial, and fungal diseases have been reported in pepper plants, but no effective disease-resistant crops have been reported. Therefore, the effective isolation of genes related to disease resistance and the production of transgenic plants using biotechnological techniques can reduce production costs and produce high-quality crops for the eco-friendly era, and contribute to the activation of various industries.

식물이 여러 가지 신호에 반응하여 다양한 유전자의 발현을 유도하고 이렇게 발현된 유전자는 최종적으로 단백질의 형태로 식물의 생화학적 대사에서 사용된다. 최근의 연구에 따르면 이와 같은 단백질 합성 이후의 조절과정이 여러 가지 대사에서 중요한 역할을 수행하며 대표적인 예로 유비퀴티네이션(ubiquitination) 시스템이 있다. 유비퀴티네이션 시스템은 특이적인 기질을 분해하는 생체 내 기작으로서 이를 통하여 식물은 다양한 방어관련기작을 조절하며 그 기작에는 기주세포의 병원체 인식, 국부적 세포 죽음을 통한 과민성 반응, 피토알렉신 (phytoalexin) 과 같은 항균성 물질 생성, 병방어 관련 단백질 생성 등이 있다. 이러한 일련의 저항성 반응의 조절을 위한 과정에 있어서 불필요하거나 방어반응을 억제하는 역할을 하는 효소나 단백질의 특이적인 분해가 중요한데 이와 같은 분해는 주로 유비큐티네이션 시스템을 통하여 일어나며 이때 E3유비퀴틴라이게이즈(E3 ubiquitin ligase)는 최종적으로 분해할 기질을 선별하므로서 특이적인 단백질의 분해를 가능하게 한다. 대표적인 모델식물로서 애기장대에서 약 1400개의 E3유비퀴틴라이게이즈가 존재한다고 알려져 있고 이들 유전자는 식물 방어관련 기작뿐만 아니라 다양한 식물의 생리적 과정 및 생화학적 대사를 조절할 것으로 예상되고 있으나 아직 고추식물에서는 알려진 것이 거의 없다. 그러므로 식물내의 다양한 대사를 조절하는 E3유비퀴틴라이게이즈에 관한 연구는 매우 각광받는 분야로서 특히 식물병 저항성 반응에 관여하는 E3유비퀴틴라이게이즈에 대한 연구와 이 기능을 밝혀내는 것은 고추식물의 병저항성 기작을 이해하는데 중요한 역할을 하며 병저항성 형질전환 식물체 제작을 위한 주요한 유전자원을 제공하는데 기여할 것이다.Plants respond to a variety of signals to induce the expression of various genes, which are then used in the biochemical metabolism of plants in the form of proteins. Recent studies show that this post-synthesis regulation plays an important role in various metabolisms, and the ubiquitination system is a representative example. The ubiquitination system is an in vivo mechanism that breaks down specific substrates through which plants regulate a variety of defense-related mechanisms, which include pathogen recognition of host cells, hypersensitivity reactions through local cell death, phytoalexin and Such as antimicrobial production, defense-related protein production and the like. In the process of controlling the series of resistance reactions, specific degradation of enzymes or proteins that are unnecessary or inhibiting the defense reactions is important. Such degradation occurs mainly through the ubiquitination system. E3 ubiquitin ligase) allows the degradation of specific proteins by selecting the substrate to be finally degraded. It is known that there are about 1400 E3 ubiquitin lyases in Arabidopsis as a representative model plant, and these genes are expected to regulate not only plant defense-related mechanisms but also physiological processes and biochemical metabolism of various plants, but are still unknown in pepper plants. Few. Therefore, the study of E3 ubiquitin ligase that regulates various metabolism in plants is a very prominent field, especially the study of E3 ubiquitin ligase involved in plant disease resistance reaction. Defining the function plays an important role in understanding the pathogenic mechanisms of pepper plants and contributes to providing a major genetic source for the production of pathogenic transgenic plants.

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 관련 유전자의 하나인 고추 E3유비퀴틴라이게이즈(E3 ubiquitin ligase RING1)를 코딩하는 CaRING1 유전자를 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 pepper bacterial spot disease ( Xanthomonas campestris pv.vesicatoria ), pepper E3 ubiquitin lysine which is one of the genes related to plant disease resistance By separating and deciphering the CaRING1 gene encoding Ez (E3 ubiquitin ligase RING1 ), the nucleotide sequence information and the corresponding amino acid sequence information are provided.

또한 본 발명의 목적은 상기 CaRING1 유전자를 이용하여 식물병에 대한 저항성 존재 여부를 탐색하는 식물체의 병저항성 탐색방법을 제공하고자 하는 것이다. It is also an object of the present invention to provide a disease resistance detection method for plants that detect the presence or absence of resistance to plant diseases using the CaRING1 gene.

더 나아가, 본 발명은 상기 CaRING1 유전자를 식물체에 도입하여 식물병에 저항성을 가지는 형질전환 식물체를 제작하는 데 그 목적이 있다.Furthermore, an object of the present invention is to produce a transgenic plant having resistance to plant diseases by introducing the CaRING1 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 세균성 점무늬병균(Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)의 비병원성균주 접종에 대해 과민성 저항성 반응을 나타내는 녹광 고추 품종(Capsicum annuum cv. Nockwang)으로부터 분리한 신규 저항성 관련 유전자 CaRING1을 확인하여 그 염기서열을 결정하고, 이를 이용하여 병원균 처리를 통하여 CaRING1의 발현 여부를 조사하고, 고추식물과 이 유전자를 과발현하는 형질 전환 애기장대(Arabidopsis thaliana)에서 CaRING1 유전자의 식물병 저항성 유도 기능을 확인하여 달성하였다.The object of the present invention is to identify a novel resistance-related gene CaRING1 isolated from the green pepper varieties ( Capsicum annuum cv. Nockwang) exhibiting hypersensitivity resistance to the inoculation of non-pathogenic strains of red pepper bacterial bacillus ( Xanthomonas campestris pv.vesicatoria ). The nucleotide sequence was determined and used to examine the expression of CaRING1 through pathogen treatment, and to confirm the plant disease resistance induction function of CaRING1 gene in pepper plants and transgenic Arabidopsis thaliana overexpressing the gene. Achieved.

따라서 본 발명은 식물병 저항성 관련 유전자로서 고추 유래 E3유비퀴틴라이게이즈를 코딩하는 (a) 서열번호 2의 아미노산 서열을 갖는 단백질을 코딩하는 유전자 또는 (b) 서열번호 1의 염기서열을 갖는 유전자(CaRING1)를 제공한다.Therefore, the present invention provides a gene encoding a protein having an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 encoding pepper-derived E3 ubiquitin ligase as a plant disease resistance related gene, or (b) a gene having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 CaRING1 ).

또한, 본 발명은 서열번호 2의 아미노산 서열을 갖는 분리된 E3유비퀴틴라이게이즈 단백질(CaRING1)을 제공한다.The present invention also provides an isolated E3 ubiquitin ligase protein (CaRING1) having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.

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

나아가 본 발명은 식물체로부터 RNA 분리하여 CaRING1 유전자의 차별적 발현을 확인하는 단계를 포함하는 식물체의 병저항성을 탐색하는 방법을 제공한다.Furthermore, the present invention provides a method of searching for disease resistance of a plant, comprising the step of identifying the differential expression of CaRING1 gene by separating RNA from the plant.

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 mRNA를 분리하여 cDNA 라이브러리를 제작하고, 비병원성 균주를 접종한 고추식물의 잎과 접종하지 않은 건전한 고추식물에서 얻은 총 mRNA를 디옥시제닌(digoxygenin)으로 표지하여 프로브(Probe)를 만들고, 이 cDNA와 프로브를 이용 디퍼런셜 하이브리다이제이션(differential hybridization)을 수행하여 병저 항성에 관련될 것으로 추정되는 유전자를 선발하여 클론을 수득하고, 이 클론 중 E3유비퀴틴라이게이즈(CaRING1) 유전자로 확인된 유전자의 염기서열을 해독(Sequencing)함으로써, CaRING1로 명명된 고추 녹광 품종의 E3유비퀴틴라이게이즈(CaRING1) 단백질 코딩 유전자 염기서열(서열번호 1) 및 그로부터 코딩되는 아미노산 서열(서열번호 2)을 제공한다(도 1 참조).First, the present invention is to prepare a cDNA library by isolating the mRNA from the cultivars of nocturnal cultivars showing a hypersensitivity resistance to the non-pathogenic strain inoculation of pepper bacterium bacillus bacteria ( Xanthomonas campestris pv.vesicatoria ), leaves of pepper plants inoculated with non-pathogenic strains The total mRNA obtained from healthy red pepper plants not inoculated with dioxygenin was used to make probes, and differential hybridization was carried out using the cDNA and probes to be involved in pathogenicity. Selected genes were selected to obtain clones, and the sequences of the genes identified as E3 ubiquitin ligase ( CaRING1 ) genes were cloned , thereby sequencing the E3 ubiquitin ligase of the red pepper greenery variety named CaRING1 . Izu (CaRING1) protein coding gene sequence (SEQ ID NO: 1) and is encoded therefrom An amino acid sequence (SEQ ID NO: 2) is provided (see FIG. 1).

본 발명에 의한 상기 수득된 클론들을 해독(Sequencing)한 후, 블라스트(Blast) 프로그램을 이용하여 그 5'-말단 서열을 GenBank에 등록된 유전자 데이터베이스와 비교함으로써 CaRING1 단백질 코딩 유전자를 확인하고 E3유비퀴틴라이게이즈(CaRING1) 유전자로 명명하였다. CaRING1 단백질은 아미노산 서열의 비교결과 E3유비퀴틴라이게이즈에서 전형적으로 나타나는 링 도메인 (RING domain)을 가지고 있었고, 세포내에서의 위치를 결정하는데 중요한 역할을 하는 트랜스멤브레인 도메인(transmembrane domain)을 특이적으로 가지고 있었다(도 4 내지 도 7 참조). 애기장대 (Arabidopsis thaliana)의 E3유비퀴틴라이게이즈(accession no. NP_173506)와는 단백질 수준에서 65 %, 머스타드 (Brassica rapa) 의 징크핑거(zinc finger) 유전자 (accession no. ABK56013)와는 단백질 수준에서 61 %의 상동성을 나타냄으로서 신규임을 알 수 있었다 (http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi, nucleotide blast program). 확인된 CaRING1의 유전자 염기서열과 상기 염기서열에 의해 코딩되는 아미노산 서열을 도 1에 나타내었다. After sequencing the obtained clones according to the present invention, the 5'-terminal sequence was compared with a gene database registered in GenBank using the Blast program to identify the CaRING1 protein coding gene and E3 ubiquitin This gene was named CaRING1 gene. CaRING1 protein has a RING domain which is typical of E3 ubiquitin ligase as a result of comparison of amino acid sequences, and specifically has a transmembrane domain that plays an important role in determining the position in cells. (See FIGS. 4-7). 65% at the protein level with E3 ubiquitin ligase (Accession no. NP_173506) from Arabidopsis thaliana and 61% at the protein level with zinc finger gene (accession no.ABK56013) from Mustard ( Brassica rapa ) By showing homology, it can be seen that it is novel (http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi, nucleotide blast program). The identified gene nucleotide sequence of CaRING1 and the amino acid sequence encoded by the nucleotide sequence are shown in FIG. 1.

다음에, 본 발명은 생물적 처리를 한 식물체로부터 RNA 분리하여 CaRING1 유전자의 차별적 발현을 확인하는 단계를 포함하는 식물체의 병저항성을 탐색하는 방법을 제공한다. 보다 구체적으로는 상기 생물적 처리는 고추 세균성 점무늬병의 병원성 또는 비병원성 세균 등 병원균을 예로 들 수 있다. 상기 CaRING1 유전자 발현 여부 확인은 노던 블럿, 실시간 RT-PCR, 마이크로어레이법 외에도 mRNA의 발현을 측정할 수 있는 다양한 방법들이 이용될 수 있다. 본 발명에 의한 CaRING1 유전자가 식물병원균에 의해 차별적으로 유도 발현되는 것을 실험을 통해 확인하였다(도 3 참조). 따라서 본 발명에 의한 CaRING1 유전자는 식물체의 병저항성 탐색방법에 유용하게 이용될 수 있다.Next, the present invention provides a method for detecting disease resistance of a plant, comprising the step of identifying RNA differentially expressing CaRING1 gene by separating RNA from the biologically treated plant. More specifically, the biological treatment may be pathogens such as pathogenic or non-pathogenic bacteria of pepper bacterial spot pattern disease. The expression of CaRING1 gene may be used in various ways to measure mRNA expression in addition to Northern blot, real-time RT-PCR, microarray method. It was confirmed by experiment that CaRING1 gene according to the present invention is differentially induced expression by phytopathogens (see Figure 3). Therefore, the CaRING1 gene according to the present invention can be usefully used for the disease resistance detection method of plants.

또한, 본 발명은 상기의 CaRING1 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 고추식물에서 특이적으로 CaRING1 유전자가 억제된 식물체의 제작, CaRING1 유전자가 과발현된 형질전환 애기장대 식물의 식물병 저항성 생성여부를 확인함으로써 새로운 병저항성 형질전환 식물체 및 저항성 분자 육종의 재료를 제공할 수 있다. In addition, the present invention determines whether to use a recombinant vector containing the above-CaRING1 gene production of a typically CaRING1 gene-specific in pepper plants inhibiting plant, CaRING1 gene plant disease resistance generation of Arabidopsis thaliana plants with transgenic This can provide materials for new pathogenic transgenic plants and resistant molecular breeding.

보다 구체적으로 본 발명은 또한 새롭게 개발된 바이러스 유도 유전자침묵(불능화)기술(virus-induced gene silencing (VIGS))에 이용되어지는 TRV(Tobacco Rattle Virus)를 이용하여 CaRING1 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::CaRING1을 제작하였다. 상기 재조합 벡터를 식물체에 도입하여 CaRING1의 발현이 억제된 VIGS 식물체를 제조하여 병감수성이 증대되는 것을 확인할 수 있었다 (도 11 및 도 14 참조 ). More specifically, the present invention also relates to the CaRING1 gene using a TRV2 vector (Reference: Tobacco Rattle Virus), which is used in newly developed virus-induced gene silencing (VIGS) technology. Baulcombe DC (1999) Fast forward genetics based on virus-induced gene silencing.Curr. Opin.Plant Biol. 2: 109-113) to produce a recombinant vector TRV2 :: CaRING1 . The recombinant vector was introduced into the plant to prepare a VIGS plant in which CaRING1 expression was suppressed, thereby confirming that the disease susceptibility was increased (see FIGS. 11 and 14).

나아가 본 발병에 의한 CaRING1 유전자를 포함하는 재조합 벡터(pBIN35S::CaRING1)를 고추 식물에 아그로박테리움 매개 일시적 발현(Agrobacterium-mediated transient expression) 시키거나 본 발명에 의한 CaRING1이 과발현된 형질전환 애기장대 식물을 제조하여 식물병 저항성의 증대를 확인할 수 있었다 (도 8 내지 도 10 및 도 15 내지 도 16 참조).Furthermore, the recombinant vector (pBIN35S :: CaRING1 ) containing the CaRING1 gene according to the present invention was subjected to Agrobacterium- mediated transient expression in pepper plants, or transgenic Arabidopsis plants overexpressed CaRING1 according to the present invention. It was possible to confirm the increase in plant disease resistance by preparing (see FIGS. 8 to 10 and 15 to 16).

본 발명에 의한 고추 E3유비퀴틴라이게이즈의 기능을 불능화 시킨 고추 식물 및 E3유비퀴틴라이게이즈를 과발현 시킨 애기장대 식물에 대한 식물병원균에 대한 저항성 검정평가를 수행하여 병저항성 발생여부를 알아 볼 수 있게 되었다. 이러한 본 발명으로 E3유비퀴틴라이게이즈의 병에 대한 반응 및 이와 관련된 병생성 관련 단백질 (PR protein)의 유전자 정보를 축적할 수 있게 되어 식물의 병에 대한 신호전달에 대한 흥미로운 모형을 제공해 줄 수 있으며, 저항성을 일으키는 생화학적 변화를 이해함으로써, 병저항성이 증진되는 생명공학적 식물을 개발하는 데에 실용적으로 이용될 수 있다. To evaluate the resistance of phytopathogens to pepper plants that have disabled the function of pepper E3 ubiquitin ligase and Arabidopsis plants overexpressing E3 ubiquitin ligase according to the present invention. It became. The present invention enables the accumulation of genetic information of E3 ubiquitin ligase in response to the disease and related pathogenic proteins (PR protein) can provide an interesting model for signaling of disease in plants. By understanding biochemical changes that cause resistance, they can be used to develop biotechnological plants that increase disease resistance.

상술한 바와 같이, 본 발명이 완성됨으로써, 고추 식물 세균병인 고추 세균성 점무늬병에 대한 방어반응에 관여하는 것으로서 식물병 저항성 관련 유전자인 신규한 E3유비퀴틴라이게이즈 단백질을 코딩하는 CaRING1 유전자를 분리하여 해독함으로써 그 서열 정보 및 그에 따른 아미노산 서열 정보를 제공함과 동시에, 이 유전자를 이용하여 식물체의 병저항성 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, by separating and deciphering the CaRING1 gene, which encodes a novel E3 ubiquitin ligase protein, which is a plant disease resistance-related gene, which is involved in the defensive reaction against pepper plant bacterial disease, which is pepper plant bacterial disease. In addition to providing the sequence information and the corresponding amino acid sequence information, the gene can be used not only to provide a method for detecting disease resistance of plants, but also to contribute to the development of resistant plant breeding and transgenic plants.

따라서 본 발명은 병저항성 식물체의 육종을 위한 재료를 제공할 수 있어 저항성 품종 개발을 촉진할 수 있는 효과가 있으므로 식물육종 산업상 매우 유용한 발명인 것이다.Therefore, the present invention can provide a material for the breeding of disease-resistant plants, and thus has the effect of promoting the development of resistant varieties, which is a very useful invention for 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. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for describing the present invention in more detail and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments in accordance with the gist of the present invention .

[실시예 1] Example 1 CaRING1CaRING1 유전자의 염기/아미노산 서열 결정 Base / Amino Acid Sequencing of Genes

고추 세균성 점무늬병에 대한 병저항성 관련 단백질 중 하나인 E3유비퀴틴라이게이즈(E3 ubiquitin ligase RING1) 단백질 코딩 유전자 염기서열 및 그로부터 추론되는 아미노산 서열을 제공하기 위하여 하기와 같은 시험을 수행하였다.The following tests were performed to provide E3 ubiquitin ligase RING1 protein coding gene sequences and amino acid sequences deduced therefrom, one of the pathogenic related proteins against red pepper bacterial spot disease.

고추 녹광 품종(Capsicum annuum cv. Nockwang)에 고추 세균성 점무늬병균(Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)을 접종하고 18시간 동안 습실 처리한 후 저항성 병반인 과민성반응이 나타난 식물체를 습실에서 꺼내어 잎을 수거하였다. Capsicum annuum cv. Nockwang was inoculated with red pepper bacterial spot bacterium ( Xanthomonas campestris pv.vesicatoria ), and after 18 hours of wet treatment, the plants which showed hypersensitivity reactions, which were resistant lesions, were taken out of the room and leaves were collected.

다음에, 이 잎 표본으로부터 mRNA를 추출하여 역전사한 후 이를 PCR(Polymerase Chain Reaction) 증폭함으로써 cDNA 라이브러리를 제작하였다. 그리고 이렇게 제작된 cDNA 라이브러리로 부터 개개의 cDNA 클론을 제조하여 나이론막(Hybond N+)에 일정하게 흡착시킨 후, 각각 고추 세균성 점무늬병균의 비병원성 균주를 접종한 고추식물의 잎과 접종하지 않은 건전한 고추식물의 잎에서 추출한 총 mRNA를 디옥시제닌(digoxygenin)으로 표지하여 프로브를 만든 다음, 디퍼런셜 하이브리다이제이션(differential hybridization)을 수행하였다.Next, cDNA libraries were prepared by extracting mRNA from the leaf samples, reverse transcripting, and amplifying the polymerase chain reaction (PCR). The individual cDNA clones were prepared from the cDNA library thus prepared and adsorbed to the nylon membrane (Hybond N +) regularly, and then the leaves of the red pepper plants inoculated with the non-pathogenic strains of the red pepper bacterial spot pattern bacteria and the healthy red pepper plants not inoculated. Total mRNA extracted from the leaves of the probe was made by labeling with dioxygenin (digoxygenin), and then differential hybridization was performed.

하이브리다이제이션 결과 비병원성 균주 접종된 식물체의 mRNA 프로브에 대해서만 집중적으로 증폭되어 나타난 유전자를 병저항성에 관련된 유전자로 추정하고 클론을 수득하였다.As a result of hybridization, the genes amplified intensively for mRNA probes of non-pathogenic strain inoculated plants were assumed to be genes related to pathogenic resistance, and clones were obtained.

수득된 클론들을 해독(Sequencing)한 후, 블라스트 프로그램을 이용하여 그 5'-말단 서열을 GenBank에 등록된 유전자 데이터베이스와 비교함으로써 CaRING1 단백질 코딩 유전자를 확인하고 E3유비퀴틴라이게이즈(CaRING1) 유전자로 명명하였다. CaRING1 단백질의 아미노산 서열을 분석한 결과 E3유비퀴틴라이게이즈에서 전형적으로 나타나는 링 도메인 (RING domain)을 가지고 있었고, 세포내에서의 위치를 결정하는데 중요한 역할을 하는 트랜스멤브레인 도메인(transmembrane domain)을 특이적으로 가지고 있었다. 애기장대 (Arabidopsis thaliana)의 E3유비퀴틴라이게이즈(accession no. NP_173506)와는 단백질 수준에서 65 %, 머스타드 (Brassica rapa) 의 징크핑거(zinc finger) 유전자 (accession no. ABK56013)와는 단백질 수준에서 61 %의 상동성을 나타냄으로서 신규임을 알 수 있었다 (http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi, nucleotide blast program). 확인된 CaRING1의 유전자 염기서열과 상기 염기서열에 의해 코딩되는 아미노산 서열을 도 1에 나타내었다. After sequencing the obtained clones, using the blast program, the 5'-terminal sequence is compared with the gene database registered in GenBank to identify the CaRING1 protein coding gene and named it as the E3 ubiquitin ligase ( CaRING1 ) gene. It was. Analysis of the amino acid sequence of CaRING1 protein showed a ring domain that is typical of E3 ubiquitin ligase and specific transmembrane domain that plays an important role in determining the position in cells. Had. 65% at the protein level with E3 ubiquitin ligase (Accession no. NP_173506) from Arabidopsis thaliana and 61% at the protein level with zinc finger gene (accession no.ABK56013) from Mustard ( Brassica rapa ) By showing homology, it can be seen that it is novel (http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi, nucleotide blast program). The identified gene nucleotide sequence of CaRING1 and the amino acid sequence encoded by the nucleotide sequence are shown in FIG. 1.

[실시예 2] 병원균 접종에 의한 고추식물에서의 Example 2 In Red Pepper Plant by Pathogen Inoculation CaRING1CaRING1 유전자의 발현 탐색방법 Gene Expression Detection Method

상기 실시예 1에서 수득한 CaRING1 유전자의 저항성 탐색에의 이용방법을 확인하기 위해 다음과 같이 시험하였다.In order to confirm the method of using the CaRING1 gene obtained in Example 1 for the resistance search was tested as follows.

[단계 1][Step 1]

먼저 저항성 탐색방법을 구체적으로 제시하기 위하여, 식물체와 친화적 반응을 나타내는 고추 세균성 점무늬병원균(Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)의 병원성균주 Ds1과 불친화적 반응을 나타내는 비병원성 균주 Bv5-4a를 배양한 후, 108 cfu/㎖의 농도로 6엽기의 고추 녹광 품종(Capsicum annuum cv. Nockwang)의 3, 4엽의 뒷면에 주사기를 이용하여 접종하고, 접종 후에는 28℃, 100% 상대습도 조건에서 16시간 동안 습실 처리 하였다. 접종 1, 5, 10, 15, 20, 25 시간 후에 각각 3, 4엽을 샘플링하여 RNA를 분리하고, 분리한 RNA를 포름알데히드를 함유하는 겔 상에서 전기영동한 후 나이론막 (Hybond N+)으로 전이시켰다.First, in order to present a specific resistance screening method, after incubating the non-pathogenic strain Bv5-4a showing an incompatible reaction with the pathogenic strain Ds1 of the red pepper bacterial bacillus pathogen ( Xanthomonas campestris pv.vesicatoria ), which shows a friendly reaction with the plant, 10 8 At the concentration of cfu / ml, the inoculations of the red pepper varieties of Capsicum annuum cv. Nockwang of 6 leaves were inoculated with a syringe. After inoculation, they were incubated for 16 hours at 28 ° C. and 100% relative humidity. Processed. After 1, 5, 10, 15, 20, and 25 hours of inoculation, RNA was isolated by sampling 3 and 4 leaves, and electrophoresed on a gel containing formaldehyde, and then transferred to a nylon membrane (Hybond N +). I was.

다음으로 실시예 1에서 수득된 CaRING1 유전자에 클레나우효소(Klenow enzyme)을 이용하여 동위원소가 붙은 α-32P[dCTP] 을 표지한 후 이를 반응액[0.25 M 인산완충액, 7% SDS, 1 mM EDTA, 5% 덱스트란 황산염(Dextran Sulfate)]에서 65℃로 16-24시간 동안 배양하여 하이브리다이제이션 (hybridization)을 실시하였다. 이렇게 동위원소가 표지된 상기의 DNA 프로브는 나이론막(Hybond N+)에 붙어있는 mRNA에 붙게 되며 이 나이론막 (Hybond N+) 위에 X-ray 필름을 얹게 되면 동위원소가 표지된 DNA가 X-ray 필름을 감광시키므로, 발현 유무와 정도를 알아볼 수 있게 하였다.Next, the α- 32 P [dCTP] labeled with an isotope was labeled to CaRING1 gene obtained in Example 1 using Klenow enzyme, and then the reaction solution [0.25 M phosphate buffer, 7% SDS, 1 mM EDTA, 5% Dextran Sulfate] was incubated at 65 ° C. for 16-24 hours to perform hybridization. The isotopically labeled DNA probe is attached to the mRNA attached to the nylon membrane (Hybond N +). When the X-ray film is placed on the nylon membrane (Hybond N +), the isotopically labeled DNA is X-ray film. As a result, the expression and degree of expression were recognized.

상기 노던블러팅 수행시 리보솜 RNA의 양을 모니터링 함으로써 동일량의 RNA 시료가 로딩 (loading) 되었음을 확인하였다. 이상의 실험결과를 도 3에 나타내었으며 실험의 결과 CaRING1 유전자는 병원성 균주와 비병원성 고추 세균성 점무늬병 접종 후 빠른 시간에 모두 발현이 시작되었고, 비병원성 균주를 접종하여 저항성 반응을 보이는 고추 식물에서 그 발현이 강하고 시간이 경과함에 따라 발현이 증가하게 되었다. 즉, 친화적 반응에서는 CaRING1 유전자의 발현이 1시간 이후에 최고조에 도달한 뒤 급속히 감소되었으나, 불친화적 반응에서는 1시간 이후부터 25시간까지 발현이 점진적으로 증가하였다.By monitoring the amount of ribosomal RNA during the Northern blotting it was confirmed that the same amount of RNA sample was loaded (loading). The results of the above experiments are shown in FIG. 3. As a result of the experiment, the CaRING1 gene was started to express quickly after inoculation of the pathogenic strain and the non-pathogenic pepper bacterial spot pattern disease, and its expression was strong and time-sensitive in the pepper plants inoculating the non-pathogenic strain. As time progressed, expression increased. That is, in the friendly response, the expression of CaRING1 gene reached a peak after 1 hour and then rapidly decreased, but in an unfriendly response, the expression gradually increased from 1 hour to 25 hours.

[실시예 3] 식물세포 내에서 CaRING1 단백질 위치확인Example 3 CaRING1 Protein Location in Plant Cells

상기 실시예 1에서 수득한 CaRING1 유전자의 식물세포 내에서의 이동을 확인하기 위해 다음과 같이 시험하였다.In order to confirm the migration in the plant cell of the CaRING1 gene obtained in Example 1 was tested as follows.

[단계 1][Step 1]

식물세포 내에서 CaRING1 단백질의 이동을 확인하기 위하여 실시예 1에서 수 득한 CaRING1 유전자의 3' 말단에 그린플루오레센트 단백질을 퓨전(CaRING1:smGFP)하여 양파표피세포에서 발현시킨 후 24시간 뒤 콘포컬(conforcal)현미경을 이용하며 관찰하였다. 그리고 이때 CaRING1 유전자에서 세포내의 위치결정에 중요한 역할을 할 것으로 여겨지는 트렌스멤브레인 도메인의 기능을 밝히기 위하여 이 도메인을 포함한 5' 말단(서열번호 2의 아미노산 1 - 55)을 그린플루오레센트 단백질과 퓨전(CaRING1△RING:smGFP)시키고 이 도메인을 포함하지 않은 3' 말단(서열번호 2의 아미노산 56 - 197)을 그린플루오레센트 단백질과 퓨전(CaRING1△TM:smGFP)하여 동일한 실험을 수행하였다. 그 결과 도 4에서 나타난 것처럼 CaRING1 단백질이 세포막으로 이동하는 것을 관찰할 수 있었으며 동시에 트렌스멤브레인 도메인이 CaRING1 단백질의 세포내 위치를 결정하는데 필요하다는 것을 알 수 있었다.In order to confirm the movement of CaRING1 protein in plant cells, fluorescein (CaRING1: smGFP) was expressed on onion epidermal cells by fusion of the green fluorescent protein at the 3 'end of the CaRING1 gene obtained in Example 1 and then confocal. (conforcal) was observed using a microscope. At this time, in order to elucidate the function of the transmembrane domain, which is thought to play an important role in intracellular positioning of CaRING1 gene, the 5 'end (amino acids 1-55 of SEQ ID NO: 2) containing this domain was fused with the green fluorescent protein. The same experiment was carried out by fusion of (CaRING1ΔRING: smGFP) and the 3 ′ terminus (amino acids 56-197 of SEQ ID NO: 2) without this domain with the green fluorescent protein (CaRING1ΔTM: smGFP). As a result, it was observed that CaRING1 protein migrates to the cell membrane as shown in FIG. 4, and at the same time, it was found that the transmembrane domain was required to determine the intracellular location of the CaRING1 protein.

[실시예 4] CaRING1 단백질의 E3유비퀴틴라이게이즈 활성 측정Example 4 Determination of E3 ubiquitin ligase activity of CaRING1 protein

상기 실시예 1에서 수득한 CaRING1 단백질의 기능을 E3유비퀴틴라이게이즈 활성을 측정하기 위하여 다음과 같이 실험하였다.The function of the CaRING1 protein obtained in Example 1 was tested as follows to measure E3 ubiquitin ligase activity.

[단계 1][Step 1]

CaRING1 단백질의 E3유비퀴틴라이게이즈 활성 측정을 위해서 실시예 1에서 수득한 CaRING1 유전자를 pMAL c4x 벡터(New Engliand biolabs)에 도입시켜 말토스 바인딩 프로테인(maltose binding protein, MBP)과 퓨전시켰다(MBP-CaRING1). 그리고 E3유비퀴틴라이게이즈 활성에 있어서 링 도메인의 역할을 밝히기 위하여 링도메인을 가지고 있지 않은 부분(MBP-CaRING1△RING)(서열번호 2의 아미노산 1 - 78), 링도메인을 가지고 있는 부분(MBP-CaRING1△TM)(서열번호 2의 아미노산 79 - 197), 링도메인이 돌연변이된 단백질(MBP-CaRING1C110S, MBP-CaRING1H131Y)을 동일하게 말토스 바인딩 프로테인으로 퓨전시켰다. 상기 링도메인이 돌연변이된 단백질 MBP-CaRING1C110S와 MBP-CaRING1H131Y는 링도메인의 구조를 결정하므로서 E3 유비퀴틴라이게이즈 활성을 갖기 위해서 필수적인 아미노산 서열을 돌연변이 시킨 단백질로서, MBP-CaRING1C110S는 서열번호 2의 아미노산 중 110번째 아미노산인 시스테인이 세린으로, MBP-CaRING1H131Y는 서열번호 2의 아미노산 중 131번째 아미노산인 히스티딘이 티로신으로 치환된 돌연변이 단백질이다. 상기와 같이 퓨전된 단백질을 Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside (IPTG)를 이용하여 발현시킨 후에 단백질을 New England BioLab사에서 제공하는 아밀로스 레진(amylose resin)을 이용하여 순화하였다(도 5).The CaRING1 gene obtained in Example 1 for the E3 ubiquitin la this rise measuring the activity of CaRING1 protein pMAL c4x vector (New Engliand biolabs) monohydrate binding protein (maltose binding protein, MBP) end is introduced to and was fusion (MBP-CaRING1 ). In order to elucidate the role of the ring domain in the E3 ubiquitin ligase activity, a portion having no ring domain (MBP-CaRING1ΔRING) (amino acids 1-78 of SEQ ID NO: 2) and a portion having a ring domain (MBP- CaRING1ΔTM) (amino acids 79-197 of SEQ ID NO: 2) and proteins mutated with ring domains (MBP-CaRING1C110S, MBP-CaRING1H131Y) were similarly fused to maltose binding proteins. The mutated proteins MBP-CaRING1C110S and MBP-CaRING1H131Y are mutated amino acid sequences essential for E3 ubiquitin ligase activity by determining the structure of the ring domain, and MBP-CaRING1C110S is the amino acid of SEQ ID NO: 2. Cysteine, the 110th amino acid, is serine, and MBP-CaRING1H131Y is a mutant protein in which the histidine, the 131th amino acid, of the amino acid of SEQ ID NO: 2 is substituted with tyrosine. The fusion protein as described above was expressed using Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside (IPTG), and the protein was purified using amylose resin (amylose resin) provided by New England BioLab.

[단계 2][Step 2]

순화된 MBP-CaRING1 단백질을 이용하여 E3유비퀴틴라이게이즈 활성을 측정하기 위하여 유비퀴틴 시스템에서 필요로 하는 요소들(E1, E2, ATP, ubiquitin)과 함께 30℃에서 3시간 동안 반응시켰다. 도 6에서 관찰한 바와 같이 유비퀴티네이션 시스템에서 CaRING1 단백질은 E3유비퀴틴라이게이즈 활성을 보였으며 유비퀴티네이션 시스템에 필요로 하는 모든 요소가 존재할 경우에만 활성을 나타냈다. E3유비퀴틴라이게이즈 활성은 웨스턴 블롯방법을 통해 측정되었으며 이때 유비퀴틴 항체와 MBP 항체를 사용하였다. 퓨전프로테인인 MBP는 대조구로서 사용되었다.The purified MBP-CaRING1 protein was used to react with urea (E1, E2, ATP, ubiquitin) required for the ubiquitin system to measure E3 ubiquitinase activity for 3 hours at 30 ° C. As observed in FIG. 6, the CaRING1 protein exhibited E3 ubiquitin ligase activity in the ubiquitation system and was active only when all elements required for the ubiquitation system were present. E3 ubiquitin ligase activity was measured by Western blotting method using ubiquitin antibody and MBP antibody. The fusion protein MBP was used as a control.

[단계 3][Step 3]

E3유비퀴틴라이게이즈 활성에 있어서 CaRING1 단백질의 링 도메인의 역할을 밝히기 위하여, 순화된 deletion mutant variants(MBP-CaRING1△RING, MBP-CaRING1△TM)와 site directed mutants variants (MBP -CaRING1C110S, MBP-CaRING1H131Y)를 이용하여 E3유비퀴틴라이게이즈 활성을 측정하였다. 도 7에서 관찰한 바와 같이 E3유비퀴틴라이게이즈 활성을 위해서는 링 도메인이 필수적임을 알 수 있었다. 웨스턴 블롯은 단계 2에서와 동일한 방법을 사용하였다.To elucidate the role of the ring domain of CaRING1 protein in E3 ubiquitin ligase activity, purified deletion mutant variants (MBP-CaRING1ΔRING, MBP-CaRING1ΔTM) and site directed mutants variants (MBP-CaRING1C110S, MBP-CaRING1H131Y). ) Was used to measure E3 ubiquitin ligase activity. As observed in FIG. 7, it was found that a ring domain is essential for E3 ubiquitin ligase activity. Western blot used the same method as in step 2.

[실시예 5] Example 5 CaRING1CaRING1 유전자 과발현에 의한 고추 식물의 병저항성 관련 세포사멸변화 Apoptosis-related Apoptosis Changes of Pepper Plants by Gene Overexpression

고추식물에서 CaRING1 유전자가 과발현 되었을 때 병에 대한 저항성을 위한 세포사멸 증가 여부를 알아보기 위하여, 실시예 1에서 수득한 CaRING1 유전자를 Stratagene에서 제공하는 pBIN35S 벡터에 도입시켜 pBIN35S:CaRING1을 제조한 후 재조합 벡터인 pBIN35S:CaRING1을 아그로박테리움 튜메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens strain GV3101)에 전기천공법(electroporation) 방법을 통하여 도입하고 이를 고추 잎에 접종하여 CaRING1을 과발현하는 고추식물의 병저항성 관련 세포사멸변화 여부를 관찰하였다. When in the pepper plant is CaRING1 gene is overexpressed In order to examine whether the increase in apoptosis for resistance to disease, by introducing CaRING1 gene obtained in Example 1 in pBIN35S vector available from Stratagene pBIN35S: after producing the CaRING1 recombinant Vector, pBIN35S: CaRING1 was introduced into Agrobacterium tumefaciens strain GV3101 by electroporation method and inoculated into red pepper leaves to change the pathogenicity-related apoptosis of pepper plants overexpressing CaRING1 . Was observed.

[단계 1][Step 1]

CaRING1을 과발현하는 재조합벡터 (35S:CaRING1)와 CaRING1을 과발현하지 않는 대조구 벡터 (35S:00)를 이용하여 형질전환 시킨 아그로박테리움 튜메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens strain GV3101)를 흡광도(optical density) 600 (OD600) 에서 1.0, 0.5, 0.1 농도로 고추 잎의 엽맥을 경계로 하여 각각 접종하고 그 결과를 도 8에 나타내었다. 그 결과 각각 접종 4일째, 7일째 CaRING1을 과발현하는 아그로박테리움(Agrobacterium)을 접종한 부위에서 세포사멸이 일어나는 것을 관찰할 수 있었으며 이때 접종부위에 페놀화합물(phenolic compound)의 집적이 일어나는 것을 자외선(UV) 하에서 관찰할 수 있었다. 세포사멸을 정량하기 위해서 접종 후 각각 20시간, 40시간 후에 잎 조직에서 유출되는 전해질을 측정하였다. 대조구에 비해서 CaRING1을 과발현 시킨 조직에서 유출되는 전해질이 매우 증가하였으며(도 9) 엽맥을 따라 농도별로 접종한 잎을 트리판 블루 염색(trypan blue staining)한 결과 대조구에 비해 세포사멸이 증가함이 관찰 되었다(도 10). 접종 후 3일째 병저항성의 신호전달 물질로 알려진 활성산소의 발생량을 알아보기 위해 댑 염색{3,3'-diaminobenzidine(DAB) staining}을 수행하였고 그 결과를 도 10에 나타내었다. 그 결과, CaRING1을 과발현 하는 아그로박테리움(Agrobacterium) 균주를 접종한 부위에서 활성산소의 축적이 강하게 일어나는 것을 관찰할 수 있었다. Agrobacterium tumefaciens strain GV3101 transformed with a recombinant vector overexpressing CaRING1 (35S: CaRING1 ) and a control vector overexpressing CaRING1 (35S: 00) absorbance (optical density) 600 ( OD 600 ) was inoculated at the concentrations of 1.0, 0.5, and 0.1 at the leaf vein of the pepper leaves, and the results are shown in FIG. 8. As a result, apoptosis was observed at the inoculated sites of Agrobacterium overexpressing CaRING1 on the 4th and 7th day of inoculation, respectively, and at this time, the accumulation of phenolic compounds UV) can be observed. In order to quantify apoptosis, the electrolyte flowing out of the leaf tissue was measured 20 and 40 hours after inoculation, respectively. Compared with the control group, the electrolyte leaked from the tissues overexpressing CaRING1 was significantly increased (FIG. 9). Trypan blue staining of the leaves inoculated at different concentrations along the leaf vein resulted in increased cell death compared to the control group. (FIG. 10). Dab staining {3,3'-diaminobenzidine (DAB) staining} was performed to determine the amount of free radicals known as pathogenic signaling material three days after inoculation and the results are shown in FIG. As a result, it was observed that active oxygen accumulation strongly occurred at the site inoculated with Agrobacterium strain overexpressing CaRING1 .

[실시예 6] Example 6 CaRING1CaRING1 유전자 발현의 억제에 의한 병저항성의 변화 Changes in disease resistance by inhibition of gene expression

고추식물에서 CaRING1 유전자의 발현이 억제되었을 때 병 발생과 관련 다른 유전자들의 유도 여부 및 병에 대한 감수성의 증가 여부를 알아보기 위하여, 실시예 1에서 수득한 CaRING1 유전자를 새롭게 개발된 바이러스 유도 유전자 침묵(VIGS, virus-induced gene silencing)에서 이용되어지는 TRV (Tobacco Rattle Virus)를 이용하여 CaRING1 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::CaRING1을 제조하였다. 이렇게 제조한 재조합벡터 TRV2::CaRING1을 아그로박테리움 튜메파시엔스 (Agrobacterium tumefaciense strain GV 3101)에 전기천공법(electroporation)을 통하여 도입하고 다시 재조합벡터가 들어가 있는 GV3101 균주를 고추 유모(seedling)의 떡잎에 주사기를 사용하여 인필트레이션(infiltration) 방법으로 접종하여 고추식물에 도입함으로써 CaRING1 유전자의 발현의 억제를 유도시켰다.In order to determine whether induction of other genes related to disease development and increased susceptibility to disease when CaRING1 gene expression was suppressed in pepper plants, the newly developed virus-induced gene silencing ( CaRing1 gene) obtained in Example 1 Using the TRV (Tobacco Rattle Virus), which is used in VIGS, virus-induced gene silencing ( CARRING1 ), the CaRING1 gene was transferred to a TRV2 vector (Bulcombe DC (1999) Fast forward genetics based on virus-induced gene silencing.Curr. Opin. Plant Biol. 2: 109-113) to prepare a recombinant vector TRV2 :: CaRING1 . Thus prepared recombinant vector TRV2 :: CaRING1 was introduced into the Agrobacterium tumefaciense strain GV 3101 by electroporation, and again the GV3101 strain containing the recombinant vector was introduced into pepper seedlings. Inhibition of CaRING1 gene expression was induced by inoculation by infiltration using a syringe into the pepper plants.

[단계 1][Step 1]

CaRING1의 발현이 억제된 식물체에서 세균성 병에 대해 저항성의 변화를 알아보기 위하여, 상기의 CaRING1 유전자의 발현이 억제된 고추 식물과 대조구로서 TRV:00 벡터를 접종한 고추 녹광품종에 고추 세균성 점무늬병(Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)의 병원성균주 Ds1과 비병원성 균주 Bv5-4a를 108, 107, 106 cfu ml-1 의 농도로 접종한 후 각각 0, 3일 이후 접종 잎의 병징을 관찰하였고(도 11), 5 x 104 cfu ml-1 로 접종하여 접종 후 0, 3일에 감염 식물조직에서의 세균 생장을 측정하였다(도 12). 또한 병원균을 107 cfu ml-1 로 접종하여 접종 이후 12, 24시간 후에 실험구와 대조구의 감염 잎에서 살리실산(salicylic acid, SA)을 추출하여 정량하였으며 RNA를 추출하여 리얼타임 알티-피시알 (real time RT- PCR)을 통해 CaRING1의 특이적인 유전자 억제 효과와 함께 병 접종시 대조구 식물과 비교하여 병저항성 관련 유전자의 발현 차이를 관찰하였다 (도 13). 그리고 비병원성 균주 Bv5-4a을 107 cfu ml-1 로 접종하여 접종 이후 12, 24시간 후에 실험구와 대조구의 과민성 반응과 관련된 활성산소방출과 세포사멸을 각각 댑 염색과 트리판 블루 염색과 접종후 시간에 따른 전해질 유출을 측정하므로서 관찰하였다 (도 14). In order to investigate the changes in the resistance to bacterial diseases in plants with suppressed CaRING1 expression, pepper plants with red pepper varieties inoculated with the green pepper varieties inoculated with TRV: 00 vector as a control and the pepper plants inhibited with the expression of CaRING1 gene ( Xanthomonas pathogenic strains Ds1 and non-pathogenic strains of Bv5-4a campestris pv. vesicatoria) 10 8, 10 7, 10 6 were inoculated to a concentration of cfu ml -1 of 0, after three days were observed for disease symptoms in inoculated leaves (Fig. 11 ), Inoculated with 5 × 10 4 cfu ml −1 to measure bacterial growth in infected plant tissues at 0 and 3 days after inoculation (FIG. 12). Also, inoculated with 10 7 cfu ml -1 , 12 and 24 hours after inoculation, salicylic acid (SA) was extracted from infected leaves of experimental and control groups, and RNA was extracted to determine real-time Alti-Phisal (real). time RT-PCR) showed a difference in the expression of pathogen-related genes compared with the control plants at the time of inoculation with the specific gene inhibitory effect of CaRING1 (FIG. 13). After inoculation with non-pathogenic strain Bv5-4a at 10 7 cfu ml -1 , the active oxygen release and apoptosis associated with the hypersensitivity reactions in the experimental and control groups were determined 12, 24 hours after the inoculation, respectively. It was observed by measuring the electrolyte outflow according to (Fig. 14).

도 11에서와 같이 VIGS로 CaRING1의 발현이 억제된 식물에서 병원성균주 Ds1과 비병원성 균주 Bv5-4a의 접종 후 병징을 관찰한 결과, 병원성 균주 접종시 접종 후 6일째 대조구와 비교하여 증가된 황화와 괴저 현상의 진전이 관찰되었고, 비병원성 균주 접종시 대조구 식물에서 3일째 국부적 저항성 반응으로 세포사멸이 나타나지만 CaRING1의 발현이 억제된 식물에서는 국부적 세포사멸이 감소하는 것이 관찰되었다. 그리고 감염조직에서 병원성 균과 비병원성 균의 세균 생장을 측정한 결과 대조구에 비교하여 CaRING1의 발현이 억제된 식물에서 더 많은 세균생장을 나타냈다(도 12). 살리실산의 축적의 경우 특히, CaRING1의 발현이 억제된 식물이 비병원성 균주에 감염되었을 경우 매우 감소하였으며 리얼타임 알티-피시알 실험 결과, CaRING1이 억제된 식물에서 효과적으로 고추 방어관련 유전자의 억제가 나타나는 것이 관찰되었고, CaBPR1, CaDEF1, CaPO2 와 같은 저항성 관련 유전자의 발현이 줄어들었다(도 13). 그리고 도 14에서 관찰한 바와 같이 CaRING1 이 억제된 식물에서는 비병원성 균주 접종이 일어나는 과민성 반응을 위한 활성산소 축적 및 세포사멸 이 매우 감소하는 것이 관찰되었다(도 14).As shown in FIG. 11, the symptom was observed after inoculation of the pathogenic strain Ds1 and the non-pathogenic strain Bv5-4a in the plant inhibited by the expression of CaRING1 with VIGS. Progress was observed and apoptosis was observed in the control plants on day 3 when the non-pathogenic strains were inoculated, but local apoptosis was decreased in the plants inhibited by CaRING1 expression. As a result of measuring the bacterial growth of pathogenic and non-pathogenic bacteria in infected tissues, more bacterial growth was observed in plants in which CaRING1 expression was suppressed compared to the control (FIG. 12). Accumulation of salicylic acid was particularly reduced when CaRING1- inhibited plants were infected with non-pathogenic strains, and real-time Alti- Phisal experiments showed that the inhibition of pepper defense-related genes appeared effectively in plants inhibited by CaRING1. And expression of resistance related genes such as CaBPR1, CaDEF1, CaPO2 was reduced (FIG. 13). In addition, as observed in FIG. 14, it was observed that free radical accumulation and apoptosis were significantly reduced for the hypersensitivity reaction of non-pathogenic strain inoculation in the plants inhibited by CaRING1 (FIG. 14).

[실시예 7] Example 7 CaRING1CaRING1 유전자를 이용한 형질전환 식물체의 제조 및  Preparation of Transgenic Plants Using Genes CaRING1CaRING1 유전자의 과발현에 의한 애기장대 식물의 병저항성의 변화 Changes in Disease Resistance of Arabidopsis Plants by Overexpression of Genes

모델식물로 사용되는 애기장대 식물체에서 CaRING1 유전자의 과발현시 병에 대한 저항성의 증가 여부에 대하여 알아보기 위하여, 실시예 1에서 수득한 CaRING1 유전자를 Stratagene에서 제공하는 pBIN3S 벡터에 도입시켜 pBIN35S::CaRING1을 제조한 후 이렇게 재조된 재조합 벡터인 pBIN35S::CaRING1을 아그로박테리움 튜메파시엔스 (Agrobacterium tumefaciense strain GV 3101)에 전기천공법(electroporation)을 통하여 도입하고 다시 재조합벡터가 들어가 있는 GV3101 균주를 꽃침지(floral dipping) 방법을 통하여 애기장대 식물에 도입함으로써 형질전환 시켜서 CaRING1 유전자의 과다발현을 유도시킨 후 하기와 같은 시험을 수행하였다. To investigate whether the resistance to disease during overexpression of CaRING1 gene in Arabidopsis plants used as model plants was increased, the CaRING1 gene obtained in Example 1 was introduced into the pBIN3S vector provided by Stratagene to provide pBIN35S :: CaRING1 . After preparation, the recombinant vector pBIN35S :: CaRING1 thus prepared was introduced into Agrobacterium tumefaciense strain GV 3101 by electroporation, and again, the GV3101 strain containing the recombinant vector was submerged ( Induced overexpression of CaRING1 gene by transformation into Arabidopsis plants by floral dipping method was performed as follows.

[단계 1][Step 1]

상기와 같이 CaRING1이 과발현된 식물에 세균성 흑반병원균인 슈도모나스 시링게 패소바 토마토 DC3000(Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000)균주를 접종하고 세균의 생장과 병징을 관찰하였다. 도 15와 같이 CaRING1이 과발현된 식물체에서 야생형에 비하여 세균생장이 억제됨이 관찰 되었으며, 107 cfu ml-1 농도로 접종하여 병징을 관찰한 결과 야생형에 비해서 병징이 감소하는 것을 관찰 하였다.As described above, the strains overexpressed CaRING1 were inoculated with the strain Pseudomonas syringae pv. Tomato DC3000, which is a bacterial virulent pathogen, and the growth and symptoms of the bacteria were observed. As shown in FIG. 15, it was observed that bacterial growth was inhibited in CaRING1 overexpressed plants as compared to wild type, and the symptom was observed by inoculation at a concentration of 10 7 cfu ml −1 .

도 15에서 #5, #13, #16 는 사용된 형질 전환 식물의 계통번호를 나타낸다.In FIG. 15, # 5, # 13, and # 16 represent line numbers of the transgenic plants used.

[단계 2] [Step 2]

CaRING1이 과발현된 식물에, 애기장대에서 노균병을 일으키는 하이알로페로노스포라 파라시티카 Noco2 (Hyaloperonospora parasitica Noco 2)를 접종한 후 병저항성의 변화를 관찰하였다. CaRING1이 과발현된 식물과 과발현하지 않는 야생형 대조구 식물의 떡잎에 하이알로페로노스포라 파라시티카 Noco2를 5 x 104 spores/ml 의 농도로 분무접종 하였다. 접종 후 17℃의 온도에서 습실 처리하였다. 그 결과 도 16에 나타난 바와 같이, CaRING1을 과발현하는 형질전환 애기장대 식물에서 저항성이 증가되어 노균병원균의 분생자병 및 포자형성이 억제되는 것을 관찰할 수 있었고 CaRING1이 과발현된 식물의 노균병에 대한 저항성의 세포수준 관찰을 아닐린 블루 염색(aniline blue staining)을 통해서 수행하였다. 그 결과 CaRING1 유전자가 과발현된 식물에서 대조구에 피해서 균사생장이 억제됨이 관찰되었다. CaRING1 overexpressed plants were inoculated with Hyaloperonospora parasitica Noco2 ( Hyaloperonospora parasitica Noco 2), which causes downy mildew in Arabidopsis; The cotyledon of CaRING1 overexpressed and wild-type non-overexpressed cotyledon was sprayed with Hyaloferonospora parasitica Noco2 at a concentration of 5 x 10 4 spores / ml. After inoculation, it was wet-treated at the temperature of 17 degreeC. As a result, as shown in FIG. 16, it was observed that the resistance to transgenic Arabidopsis plants overexpressing CaRING1 suppressed the conidia disease and spore formation of the Bacillus fungi , and the resistance of the plants overexpressed CaRING1 to fungal disease Cell level observations of were performed via aniline blue staining. As a result, it was observed that mycelial growth was suppressed in the plants overexpressed CaRING1 gene in the control group.

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 these 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 발병에 의하여 고추 녹광 품종(Capsicum annuum L. cv. Nockwang)으로부터 클로닝한 고추 E3유비퀴틴라이게이즈(CaRING1) 유전자의 염기서열 및 아미노산 서열을 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing the nucleotide sequence and amino acid sequence of the pepper E3 ubiquitin ligase ( CaRING1 ) gene cloned from the pepper greenery varieties ( Capsicum annuum L. cv. Nockwang) by the present disease.

도 2는 고추 녹광 품종의 각 기관에서 CaRING1 유전자의 발현 결과를 나타낸 도면이다.Figure 2 is a view showing the expression results of CaRING1 gene in each organ of the red pepper varieties.

도 3은 고추 녹광 품종에 고추 세균성 점무늬병균(Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)의 병원성 균주 Ds1과 비병원성 균주 Bv5-4a을 접종하였을 때 접종되지 않은 고추잎과 접종된 고추잎에서의 CaRING1 유전자의 발현 유도 결과를 나타낸 도면이다. Figure 3 shows the results of induction of the expression of CaRING1 gene in red pepper leaves and inoculated red pepper leaves when inoculated with the pathogenic strain Ds1 and the non-pathogenic strain Bv5-4a of the red pepper bacteriophage ( Xanthomonas campestris pv.vesicatoria ) The figure which shows.

도 4는 그린플루오레센트 단백질을 퓨전한 CaRING1 및 CaRING1의 세포내 위치에 있어서 트랜스멤브레인 도메인의 역할을 확인하기 위한 돌연변이 단백질의 세포내 위치를 나타낸 도면이다.Figure 4 is a diagram showing the intracellular location of the mutant protein to confirm the role of the transmembrane domain in the intracellular location of CaRING1 and CaRING1 fusion of the green fluorescent protein.

도 5는 CaRING1 단백질의 E3유비퀴틴라이게이즈 활성을 측정하기 위하여 CaRING1과 돌연변이 단백질들을 대장균에서 발현시키고 아밀로스 레진을 이용하여 순화한 결과를 보인 도면이다.5 is a diagram showing the results of the expression of CaRING1 and mutant proteins in E. coli and purified using amylose resin in order to measure the E3 ubiquitin ligase activity of CaRING1 protein.

도 6은 CaRING1 단백질의 E3유비퀴틴라이게이즈 활성을 측정한 도면이다.6 is a diagram measuring the E3 ubiquitin ligase activity of CaRING1 protein.

도 7은 CaRING1 단백질의 E3유비퀴틴라이게이즈 활성에 있어서 링 도메인의 역할을 확인하기 위하여 CaRING1과 돌연변이 단백질들의 E3유비퀴틴라이게이즈 활성을 측정한 도면이다.7 is a diagram measuring the E3 ubiquitase activity of CaRING1 and mutant proteins to confirm the role of the ring domain in the E3 ubiquitin ligase activity of CaRING1 protein.

도 8은 재조합벡터 pBIN35S:CaRING1와 아그로박테리움 튜메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens strain GV3101) 균주를 이용하여 고추 식물에서 CaRING1 유전자를 과발현하였을 때 세포사멸이 유도되는 결과를 보인 사진이다.8 is a photograph showing the result of apoptosis induced when CaRING1 gene is overexpressed in pepper plants using the recombinant vector pBIN35S: CaRING1 and Agrobacterium tumefaciens strain GV3101 strain.

도 9는 재조합벡터 pBIN35S:CaRING1와 균주를 이용하여 유발되는 세포사멸로 인한 전해질 유출을 측정한 결과를 보인 도면이다.9 is a diagram showing the results of measuring electrolyte leakage due to apoptosis induced by using the recombinant vector pBIN35S: CaRING1 and strain.

도 10은 재조합벡터 pBIN35S:CaRING1와 균주를 이용하여 유발되는 활성산소의 축적을 댑 염색을 통해 확인하고 세포사멸을 트리판 블루염색을 통해 관찰한 결과를 나타내는 사진이다.10 is a photograph showing the results of observing the accumulation of reactive oxygen induced by recombinant vector pBIN35S: CaRING1 and strain through Dap staining and apoptosis through trypan blue staining.

도 11은 바이러스-유도 유전자침묵(virus-induced gene silencing, VIGS)의 방법을 이용하여 CaRING1 유전자 발현이 억제된 고추 녹광 품종의 식물에 병원성 균주 Ds1과 비병원성 균주 Bv5-4a의 고추 세균성 점무늬병균(Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)을 접종하였을 때, 병 감수성이 증대하는 것을 나타낸 사진이다. FIG. 11 is a pepper bacterial spot pattern bacterium of pathogenic strain Ds1 and non-pathogenic strain Bv5-4a ( Xanthomonas) in a plant of red pepper green mine varieties whose CaRING1 gene expression was suppressed using the method of virus-induced gene silencing (VIGS) campestris pv.vesicatoria ) is a photograph showing the increased disease susceptibility when inoculated.

도 12는 CaRING1 유전자 발현이 억제된 고추 녹광 품종의 식물에 병원성 균주 Ds1과 비병원성 균주 Bv5-4a의 고추 세균성 점무늬병균(Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)을 접종하였을 때, 감염 고추 잎 조직에서의 세균 생장을 나타낸 도면이다. Figure 12 shows the bacterial growth in infected pepper leaf tissues when inoculated with the pepper bacterial strain of pathogenic strain Ds1 and non-pathogenic strain Bv5-4a ( Xanthomonas campestris pv.vesicatoria ) to the plants of the pepper green mine varieties inhibited CaRING1 gene expression The figure shown.

도 13은 CaRING1 유전자의 발현이 억제된 고추 녹광 품종의 식물에 병원성 균주 Ds1과 비병원성 균주 Bv5-4a의 고추 세균성 점무늬병균(Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)을 접종하였을 때, 살리실산축적의 변화와 CaRING1 의 효과적인 발현 억제와 저항성 관련 유전자의 발현 차이를 나타낸 결과를 나타낸 도면이다.FIG. 13 shows the effect of the change in salicylic acid accumulation and the effect of CaRING1 when inoculated with the causative strain Ds1 and non-pathogenic strain Bv5-4a of red pepper bacterium ( Xanthomonas campestris pv. Vesicatoria ) in the red pepper cultivated varieties whose expression of CaRING1 gene was suppressed. Figures showing the results of expression difference between expression inhibition and resistance related genes.

도 14는 CaRING1 유전자의 발현이 억제된 고추 녹광 품종의 식물에 비병원성 균주 Bv5-4a의 고추 세균성 점무늬병균(Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)을 접종하였을 때, 과민성 반응에 의한 세포사멸이 감소와 이를 위한 활성산소 축적을 측정한 결과를 나타낸 도면이다.FIG. 14 shows a decrease in apoptosis due to hypersensitivity reactions and activity for the inoculation of pepper pathogen Bacteria ( Xanthomonas campestris pv.vesicatoria ) of the non-pathogenic strain Bv5-4a to the plant of the pepper greenery varieties in which CaRING1 gene expression was suppressed. It is a figure which shows the result of having measured oxygen accumulation.

도 15는 재조합벡터 pBIN35S:CaRING1과 아그로박테리움 튜메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens strain GV3101) 균주를 이용하여 CaRING1 유전자를 과발현시킨 형질전환 애기장대 식물에서 세균성 흑반병원균인 슈도모나스 시링게 패소바 토마토 DC3000 (Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000) 균주 접종시 식물체 내에서 병원균 생장과 병징을 관찰한 결과를 나타낸 도면이다.15 is a recombinant vector pBIN35S: CaRING1 and Agrobacterium tumefaciens (Agrobacterium tumefaciens strain GV3101) when Pseudomonas is bacterial heukban pathogen in transgenic Arabidopsis thaliana plants that overexpressed the CaRING1 genes using the strains ringge lost bar tomato DC3000 (Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000) is a diagram showing the results of observation of pathogen growth and symptoms in plants during strain inoculation.

도 16은 CaRING1 유전자를 과발현시킨 형질전환 애기장대 식물에서 노균병 (Hyaloperonospora parasitica Noco2)에 대한 병저항성이 나타난 결과를 보인 도면이다.16 is a diagram showing the results of pathogenic resistance to Hyaloperonospora parasitica Noco2 in transgenic Arabidopsis plants overexpressing the CaRING1 gene.

<110> Korea University Industrial and Academic Collaboration Foundation <120> Disease resistance-related pepper E3 ubiquitin ligase gene CaRING1 and transgenic plants using the same <130> P11-090820-01 <160> 2 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 985 <212> DNA <213> Capsicum annuum L. cv. Nockwang <400> 1 ctaagctctg gatacttctt acttatttag tttgaagctt ttttttcctc tctctatttt 60 caatatgagt agtgatgatc ctttacataa cgccggcggc caccttaagc cgtcaagtac 120 accgtcgccg gctggggatt caactacgcg ccgtgtggac tccgacttcg tcgtcgtcct 180 ggcggcgctt ctctgtgcac tcatttgcgt tctcggcctt gttgccgttg ctcgctgcaa 240 ctggatccgt cggatctccg gaagtattgc cgggaattca gcgtttgcat cagctccggc 300 gaataaaggt ttgaagaaga aggtactcaa gtctcttccg aagttcaatt acggagctga 360 acacgctgat aaattctctg aatgtgcaat ttgcttagcg gaatttgcag tcggagagga 420 aattcgtgtg ttgccgcagt gtggacatgg ttttcatgtt ggatgtattg atacttggtt 480 aggttcgcac tcttcctgtc cttcttgccg gtcgattttg gtcgttacga gatgtcataa 540 gtgcggtgag ttgccggtag ctagctcctc atcgtcgtcg tcatctgcgg cggcgaccgg 600 agctgggacg gaaagccgat taccgagaaa ttatcatgta aatgcatttc tgccgtaaat 660 ctcttaggta ttaattattt gattaggctg tgtggatatg ttaattaagt actgttaagt 720 gtaatctctg tatgtttaac gtgtatatcc ttccagctct actgtatcag caattaggat 780 tacagaaaag tgaaaactac tgtttggatt agtgttgtat tactgtttgg attaatgtga 840 atttgtattt aattaaaaaa aatgatcaca agttttaaat tttcaagaaa aaagaaaaca 900 aaagaaagag taaaaaaata ttgtatagga gataatagat aaaatgatag ataaaaaagg 960 ggccactgtg tgcggcccgc tcgaa 985 <210> 2 <211> 197 <212> PRT <213> Capsicum annuum L. cv. Nockwang <400> 2 Met Ser Ser Asp Asp Pro Leu His Asn Ala Gly Gly His Leu Lys Pro 1 5 10 15 Ser Ser Thr Pro Ser Pro Ala Gly Asp Ser Thr Thr Arg Arg Val Asp 20 25 30 Ser Asp Phe Val Val Val Leu Ala Ala Leu Leu Cys Ala Leu Ile Cys 35 40 45 Val Leu Gly Leu Val Ala Val Ala Arg Cys Asn Trp Ile Arg Arg Ile 50 55 60 Ser Gly Ser Ile Ala Gly Asn Ser Ala Phe Ala Ser Ala Pro Ala Asn 65 70 75 80 Lys Gly Leu Lys Lys Lys Val Leu Lys Ser Leu Pro Lys Phe Asn Tyr 85 90 95 Gly Ala Glu His Ala Asp Lys Phe Ser Glu Cys Ala Ile Cys Leu Ala 100 105 110 Glu Phe Ala Val Gly Glu Glu Ile Arg Val Leu Pro Gln Cys Gly His 115 120 125 Gly Phe His Val Gly Cys Ile Asp Thr Trp Leu Gly Ser His Ser Ser 130 135 140 Cys Pro Ser Cys Arg Ser Ile Leu Val Val Thr Arg Cys His Lys Cys 145 150 155 160 Gly Glu Leu Pro Val Ala Ser Ser Ser Ser Ser Ser Ser Ser Ala Ala 165 170 175 Ala Thr Gly Ala Gly Thr Glu Ser Arg Leu Pro Arg Asn Tyr His Val 180 185 190 Asn Ala Phe Leu Pro 195 <110> Korea University Industrial and Academic Collaboration Foundation <120> Disease resistance-related pepper E3 ubiquitin ligase gene          CaRING1 and transgenic plants using the same <130> P11-090820-01 <160> 2 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 985 <212> DNA 213 Capsicum annuum L. cv. Nockwang <400> 1 ctaagctctg gatacttctt acttatttag tttgaagctt ttttttcctc tctctatttt 60 caatatgagt agtgatgatc ctttacataa cgccggcggc caccttaagc cgtcaagtac 120 accgtcgccg gctggggatt caactacgcg ccgtgtggac tccgacttcg tcgtcgtcct 180 ggcggcgctt ctctgtgcac tcatttgcgt tctcggcctt gttgccgttg ctcgctgcaa 240 ctggatccgt cggatctccg gaagtattgc cgggaattca gcgtttgcat cagctccggc 300 gaataaaggt ttgaagaaga aggtactcaa gtctcttccg aagttcaatt acggagctga 360 acacgctgat aaattctctg aatgtgcaat ttgcttagcg gaatttgcag tcggagagga 420 aattcgtgtg ttgccgcagt gtggacatgg ttttcatgtt ggatgtattg atacttggtt 480 aggttcgcac tcttcctgtc cttcttgccg gtcgattttg gtcgttacga gatgtcataa 540 gtgcggtgag ttgccggtag ctagctcctc atcgtcgtcg tcatctgcgg cggcgaccgg 600 agctgggacg gaaagccgat taccgagaaa ttatcatgta aatgcatttc tgccgtaaat 660 ctcttaggta ttaattattt gattaggctg tgtggatatg ttaattaagt actgttaagt 720 gtaatctctg tatgtttaac gtgtatatcc ttccagctct actgtatcag caattaggat 780 tacagaaaag tgaaaactac tgtttggatt agtgttgtat tactgtttgg attaatgtga 840 atttgtattt aattaaaaaa aatgatcaca agttttaaat tttcaagaaa aaagaaaaca 900 aaagaaagag taaaaaaata ttgtatagga gataatagat aaaatgatag ataaaaaagg 960 ggccactgtg tgcggcccgc tcgaa 985 <210> 2 <211> 197 <212> PRT 213 Capsicum annuum L. cv. Nockwang <400> 2 Met Ser Ser Asp Asp Pro Leu His Asn Ala Gly Gly His Leu Lys Pro   1 5 10 15 Ser Ser Thr Pro Ser Pro Ala Gly Asp Ser Thr Thr Arg Arg Val Asp              20 25 30 Ser Asp Phe Val Val Val Leu Ala Ala Leu Leu Cys Ala Leu Ile Cys          35 40 45 Val Leu Gly Leu Val Ala Val Ala Arg Cys Asn Trp Ile Arg Arg Ile      50 55 60 Ser Gly Ser Ile Ala Gly Asn Ser Ala Phe Ala Ser Ala Pro Ala Asn  65 70 75 80 Lys Gly Leu Lys Lys Lys Val Leu Lys Ser Leu Pro Lys Phe Asn Tyr                  85 90 95 Gly Ala Glu His Ala Asp Lys Phe Ser Glu Cys Ala Ile Cys Leu Ala             100 105 110 Glu Phe Ala Val Gly Glu Glu Ile Arg Val Leu Pro Gln Cys Gly His         115 120 125 Gly Phe His Val Gly Cys Ile Asp Thr Trp Leu Gly Ser His Ser Ser     130 135 140 Cys Pro Ser Cys Arg Ser Ile Leu Val Val Thr Arg Cys His Lys Cys 145 150 155 160 Gly Glu Leu Pro Val Ala Ser Ser Ser Ser Ser Ser Ser Ala Ala                 165 170 175 Ala Thr Gly Ala Gly Thr Glu Ser Arg Leu Pro Arg Asn Tyr His Val             180 185 190 Asn Ala Phe Leu Pro         195  

Claims (10)

식물병 저항성 관련 유전자로서 고추 유래 E3유비퀴틴라이게이즈 단백질을 코딩하는 하기 (a) 또는 (b)의 분리된 유전자(CaRING1):An isolated gene ( CaRING1) of (a) or (b) which codes for pepper-derived E3 ubiquitin ligase protein as a plant disease resistance related gene: (a) 서열번호 2의 아미노산 서열을 갖는 단백질을 코딩하는 유전자;(a) a gene encoding a protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2; (b) 서열번호 1의 염기서열을 갖는 유전자.(b) a gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. 서열번호 2의 아미노산 서열을 갖는 분리된 단백질(CaRING1).An isolated protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 (CaRING1). 제1항 기재의 유전자를 포함하는 재조합 벡터.A recombinant vector comprising the gene of claim 1. 제1항 기재의 유전자를 pBIN35S에 삽입시켜 제조한 재조합벡터 pBIN35S::CaRING1.Recombinant vector pBIN35S :: CaRING1 prepared by inserting the gene of 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. 식물체로부터 mRNA 분리하여 제1항 기재의 CaRING1 유전자의 차별적 발현을 확인하는 단계를 포함하는 식물체의 병저항성 탐색방법.Separation of mRNA from the plant to determine the differential expression of the CaRING1 gene of claim 1 characterized in that the disease resistance detection method of the plant. 제6항에 있어서, 상기 식물체는 고추 세균성 점무늬병의 병원성 또는 비병원성 세균을 접종한 식물체인 것을 특징으로 하는 식물체의 병저항성 탐색방법.The method of claim 6, wherein the plant is a plant inoculated with pathogenic or non-pathogenic bacteria of red pepper bacterial spot pattern disease. 제1항 기재의 CaRING1 유전자를 바이러스-유도 유전자 침묵(virus-induced gene silencing, VIGS)을 위한 벡터인 TRV2(Tobacco Rattle Virus 2) 벡터에 삽입시켜 제조한 재조합벡터 TRV2::CaRING1.Recombinant vector TRV2 :: CaRING1 prepared by inserting the CaRING1 gene of claim 1 into a Tobacco Rattle Virus 2 (TRV2) vector, which is a vector for virus-induced gene silencing (VIGS). 제2항 기재의 CaRING1 단백질의 세포내 위치 확인을 위한 재조합벡터 그룹에 있어서, 제1항 기재의 CaRING1 유전자를 p326GFP 벡터에 도입한 재조합벡터 CaRING1:smGFP, 제2항 기재의 단백질의 트랜스멤브레인 도메인을 코딩하는 염기서열을 포함한 5' 말단을 p326GFP 벡터에 도입한 재조합벡터 CaRING1△RING:smGFP 및 제2항 기재의 단백질의 트랜스멤브레인 도메인을 코딩하는 염기서열을 포함하지 않은 3' 말단을 p326GFP 벡터에 도입한 재조합벡터 CaRING1△TM:smGFP을 포함하는 재조합벡터 그룹.In the recombinant vector group for intracellular positioning of the CaRING1 protein as described in claim 2, the recombinant vector CaRING1: smGFP, wherein the CaRING1 gene as described in claim 1 is introduced into a p326GFP vector, and the transmembrane domain of the protein as described in claim 2 Recombinant vector CaRING1ΔRING: smGFP which introduced the 5 'end including the base sequence coding into a p326GFP vector and the 3' end which does not contain the base sequence which codes the transmembrane domain of the protein of Claim 2 were introduce | transduced into the p326GFP vector Recombinant vector group comprising one recombinant vector CaRING1ΔTM: smGFP. 제2항 기재의 CaRING1 단백질의 E3유비퀴틴라이게이즈 활성을 측정하기 위한 단백질 그룹에 있어서, 제1항 기재의 CaRING1 유전자를 pMAL-c4x 벡터에 도입한 후 말토스 바인딩 프로테인(MBP)에 퓨전한 MBP-CaRING1, 제2항 기재 단백질의 링도메인을 코딩하는 염기서열을 포함한 부분을 pMAL-c4x 벡터에 도입한 후 말토스 바인딩 프로테인(MBP)에 퓨전한 MBP-CaRING1△TM, 제2항 기재 단백질의 링도메인을 코 딩하는 염기서열을 포함하지 않은 부분을 pMAL-c4x 벡터에 도입한 후 말토스 바인딩 프로테인(MBP)에 퓨전한 MBP-CaRING1△RING, 각각 서열번호 2의 아미노산 중 110번째 아미노산인 시스테인이 세린으로 치환되거나, 서열번호 2의 아미노산 중 131번째 아미노산인 히스티딘이 티로신으로 치환된 링도메인의 아미노산이 돌연변이된 단백질 MBP-CaRING1C110S 및 MBP-CaRING1H131Y을 포함하는 단백질 그룹.In the protein group for measuring the E3 ubiquitinase activity of the CaRING1 protein as described in Claim 2, MBP fusion to the maltose binding protein (MBP) after introducing the CaRING1 gene as described in Claim 1 into the pMAL-c4x vector Of the MBP-CaRING1ΔTM, the protein of claim 2, introduced into the pMAL-c4x vector and then fused to the maltose binding protein (MBP) MBP-CaRING1ΔRING fused to maltose-binding protein (MBP) after introducing a portion containing no nucleotide sequence encoding ring domain into the pMAL-c4x vector, each of the 110th amino acid of amino acid of SEQ ID NO: 2 The proteins MBP-CaRING1C110S and MBP-CaRING1H131Y substituted with this serine or mutated with amino acids of ring domain wherein histidine, the 131th amino acid of amino acid of SEQ ID NO: 2, is substituted with tyrosine Protein group.
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