KR20110029941A - Plant with increased resistance to various stresses transformed with osraf gene - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A transgenic plant with enhanced stress resistance and a method for preparing the same are provided to enhance the yield of crops and to detect a novel stress resistant gene. CONSTITUTION: A plant with enhanced stress resistance is prepared by transforming with a recombinant vector containing an Oryza sativa-derived RAF(root abundant factor) gene, OsRAF. The stress is ABA(abscisic acid), drought, bacterial diseases, salicylic acid, or methyl jasmonate. A method for preparing a transgenic plant with enhanced stress resistance comprises: a step of transforming a plant cell with the recombinant vector; and a step of redifferentiating the transgenic plant. A composition for enhancing transcription activity contains a protein having 59 C-terminal amino acids.

Description

OsRAF 유전자가 도입되어 스트레스 내성이 증진된 형질전환 식물체{Plant with Increased Resistance to Various Stresses Transformed with OsRAF Gene}Plant with Increased Resistance to Various Stresses Transformed with OsRAF Gene

본 발명은 OsRAF 유전자가 도입되어 스트레스 내성이 증진된 형질전환 식물체에 관한 것이다.The present invention relates to a transgenic plant in which the OsRAF gene is introduced to enhance stress resistance.

식물은 한발 및 냉한과 병원균의 공격과 같은 생물학적 스트레스를 포함하는 환경 스트레스에 종종 노출된다. 이러한 스트레스는 식물의 성장 및 발달에 악영향을 미치고 농작물의 생산성을 결정하는데 중요한 인자로 작용한다. 이러한 스트레스에 직면한 경우, 식물은 생존하기 위해 스트레스-반응 유전자들을 발현시키고, 그 유전자에 따른 생산물(전사인자를 포함)을 합성하여 스트레스 환경에 반응한다(Shinozaki, K. and Yamaguchi-Shinozaki, K. (1997) Plant Physiol. 115: 327-34.). 다양한 전사인자와 시스-액팅 요소(cis-acting elements)는 스트레스 반응하에서 유전자 발현의 조절을 위한 신호 유도 네트워크에서 중요한 역할을 수행한다(Yamaguchi-Shinozaki, K. and Shinozaki, K. (2006) Annu. Rev. Plant Biol. 57: 781-803).Plants are often exposed to environmental stresses, including drought and cold, and biological stresses such as attack of pathogens. These stresses adversely affect the growth and development of plants and are important factors in determining crop productivity. In the face of such stress, plants express stress-responsive genes in order to survive and synthesize products (including transcription factors) according to those genes and respond to the stress environment (Shinozaki, K. and Yamaguchi-Shinozaki, K). (1997) Plant Physiol. 115 : 327-34. Variety of transcription factors and cis-acting element (cis -acting elements) will play an important role in the signal derived network for the regulation of gene expression under stress response (Yamaguchi-Shinozaki, K. and Shinozaki , K. (2006) Annu. Rev. Plant Biol. 57 : 781-803).

이러한 환경 스트레스 중 대표적인 하나의 인자로서 한발 스트레스가 있다. 한발 스트레스는 식물 세포 내 삼투압 불균형과 이온 불균형을 발생시켜 식물의 생장과 광합성을 저해한다. 한편 식물은 이러한 한발스트레스에 대한 방어기작을 가지고 있어서 생육에 부적합한 환경에 처하게 되면 그들의 형태를 조절하거나 생리적 대사과정을 조절함으로써 환경에 적응하여 생존하고자하는 경향이 있다. 상기식물의 한발 저항성 기작으로는 ABA (엡시스산) 의존성 신호전달 경로 또는 ABA 비의존성 신호 전달 경로가 있다 (Finkelstein et. al., plant cell 14, S15-S45, 2002; Himmelbach et. al., Curr Opin Plant Biol 6, 470-479, 2003; Kuhn and Schroeder, Curr Opin Plant Biol 6 : 463-469, 2003).One representative factor of such environmental stress is drought stress. Drought stress causes osmotic and ionic imbalances in plant cells, inhibiting plant growth and photosynthesis. On the other hand, plants have a defensive mechanism against these stresses, so if they are in an environment unsuitable for growth, they tend to survive by adapting to their environment by controlling their morphology or physiological metabolic processes. The plant's drought resistance mechanisms include ABA (epsis acid) dependent signaling pathways or ABA independent signaling pathways (Finkelstein et. Al ., Plant cell 14, S15-S45, 2002; Himmelbach et. Al., Curr Opin Plant Biol 6, 470-479, 2003; Kuhn and Schroeder, Curr Opin Plant Biol 6: 463-469, 2003).

또한, 식물병원균 중 하나인 무름병 원인균 (Ralstonia solanacearum)은 식물의 뿌리로 침투하여 도관을 막음으로써 수분공급을 억제하여 숙주인 식물체의 잎을 말라 죽이는 것으로 알려져 있다 (Vasse et.al., Mol. Plant-Microbe Interact, 8: 241-251, 1995; Wallis et al., Physiol. Plant Pathol, 13:307-31, 1978). 상기 무름병의 주요 숙주 식물체로서는 토마토, 감자, 담배, 바나나 및 올리브를 포함하는 열대작물, 아열대 작물 및 곡물 등의 약 450여 종의 중요 작물이 알려져 있다 (Hayward, Annu. Rev. Phytopatholll, 29 : 65-87, 1991).In addition, one of the phytopathogens, Ralstonia solanacearum , is known to penetrate the roots of plants and block the catheter, inhibiting water supply and killing the leaves of the host plant (Vasse et.al., Mol. Plant). Microbe Interact , 8: 241-251, 1995; Wallis et al., Physiol.Plant Pathol , 13: 307-31, 1978). About 450 major crops are known as tropical host plants including tomatoes, potatoes, tobacco, bananas and olives, subtropical crops and grains (Hayward, Annu. Rev. Phytopatholll , 29: 65). -87, 1991).

최근에, 비생물적 스트레스 반응과 연관된 ERF-유형 전사인자를 코딩하는 몇 개의 유전자가 다양한 식물 종에서 동정되었다. ERF-유형의 형질전환 인자로서, 보리(Hordeum vulgare ) 뿌리에 많은 인자인 HvRAF(Hordeum vulgare root abundant factor)가 보리(barley)에서 분리되었다 (Jung, J., Won, S.Y., Suh, S.C., Kim, H., Wing, R., Jeong, Y., Hwang, I. and Kim, M. (2007) Planta 225: 575-88). HvRAF 전사체는 잎보다 뿌리에서 더 많았고, 살리실산, 에테폰, 메틸 자스몬산, 셀룰로스 및 메틸 바이올진에 의해 유도되었다. 애기장대에서 HvRAF 유전자의 과발현은 PDF1.2, JR3, PR1, PR5, KIN2 GSH1을 포함하는 다양한 스트레스-유도성 유전자의 활성화를 유도하고, 병원 내성을 증가시키며, 아마도 ABA-비의존적 방법으로 염 스트레스 내성을 증가시키는 특성을 나타내게 한다.Recently, several genes encoding ERF-type transcription factors associated with abiotic stress responses have been identified in various plant species. As an ERF-type transformation factor, barley ( Hordeum) vulgare ) HvRAF ( Hordeum) vulgare Root abundant factor) was isolated from barley (Jung, J., Won, SY, Suh, SC, Kim, H., Wing, R., Jeong, Y., Hwang, I. and Kim, M.). (2007) Planta 225 : 575-88). HvRAF transcripts were more in the roots than the leaves and were induced by salicylic acid, etepon, methyl jasmonic acid, cellulose and methyl biozin. Overexpression of the HvRAF gene in Arabidopsis induces activation of various stress-induced genes including PDF1.2, JR3, PR1, PR5, KIN2 and GSH1 , increases hospital resistance, and possibly salts in an ABA-independent manner Have a property that increases stress tolerance.

벼는 세계적으로 특히 아시아에서 가장 중요한 작물이고, 단자엽 식물을 연구하는데 중요한 모델 시스템으로 제공되어 왔다. 139 ERF 및 DREB/CBF-유형 유전자 전부는 벼에서 동정되었으나 (Nakano, T., Suzuki, K., Fujimura, T. and Shinshi, H. (2006) Plant Physiol. 140: 411-432), 단지 몇 개의 ERF 유전자만이 분리되어 특징이 밝혀진 상태이다. Rice is the most important crop in the world, especially in Asia, and has been provided as an important model system for studying monocotyledonous plants. 139 All of the ERF and DREB / CBF-type genes have been identified in rice (Nakano, T., Suzuki, K., Fujimura, T. and Shinshi, H. (2006) Plant Physiol. 140 : 411-432), but only a few Only ERF genes have been isolated and characterized.

또한, HvRAF와 아미노산 서열 상동성 50%(유사성 58%)를 보이는 OsRAF 유전자가 에틸렌과 저온에서 유도되고, 양파 표피세포를 이용한 단백질 이동성 실험에서 OsRAF::GFP 융합단백질이 핵으로 이동하는 것이 보고되어진 상태이다 (Yibing Hu, Kang Chong, Tai Wang. Plant Growth Regul. (2008) 54:55-61).In addition, OsRAF gene, which shows 50% amino acid sequence homology (58% similarity) with HvRAF, is induced at low temperature with ethylene, and the transfer of OsRAF :: GFP fusion protein to the nucleus has been reported in protein mobility experiments using onion epidermal cells. (Yibing Hu, Kang Chong, Tai Wang. Plant Growth Regul . (2008) 54: 55-61).

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 안출된 것으로서, 본 발명은 벼(Oryza sativa) 유래의 RAF(root abundant factor) 유전자 OsRAF를 클로닝하여 벡터에 도입시켜 제조한 형질전환된 벼 식물체를 제공함으로써, 한발과 세균병과 같은 극한 환경 스트레스에 노출된 경우에도 식물의 성장 및 발달을 지속적으로 유지하여 농작물의 생산성 향상을 위한 효과적인 방법을 제공하고자 한다.The present invention has been made in accordance with the above requirements, the present invention provides a transformed rice plant prepared by cloning the root abundant factor (RAF) gene OsRAF derived from rice ( Oryza sativa ) by introducing into a vector, Even when exposed to extreme environmental stresses such as bacteria and bacteria, the plant will continue to grow and develop, providing an effective way to improve the productivity of crops.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 벼(Oryza sativa) 유래의 RAF(root abundant factor) 유전자 OsRAF를 포함하는 재조합 벡터로 형질전환된 스트레스 내성이 증진된 식물체를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention is a rice ( Oryza Provided is a plant with enhanced stress resistance transformed with a recombinant vector comprising a root abundant factor (RAF) gene OsRAF derived from sativa ).

본 발명은 또한, 상기 식물체의 종자를 제공한다.The present invention also provides seed of the plant.

본 발명은 또한, OsRAF 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 식물 세포를 형질전환하는 단계를 포함하는 스트레스 내성이 증진된 형질전환 식물체의 제조 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a stress-enhanced transgenic plant comprising transforming a plant cell with a recombinant vector comprising an OsRAF gene.

본 발명은 또한, OsRAF 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 식물 세포를 형질전환시켜 OsRAF 유전자를 과발현하는 단계를 포함하는 식물체의 스트레스 내성을 증진시키는 방법을 제공한다.The invention also, by transforming a plant cell with a recombinant vector comprising a gene OsRAF provides a method for enhancing the stress tolerance of a plant comprising overexpressing OsRAF gene.

본 발명은 또한, 상기 방법에 의해 제조된 스트레스 내성이 증진된 식물체를 제공한다.The present invention also provides a plant with enhanced stress resistance produced by the above method.

본 발명은 또한, OsRAF 유전자를 포함하는 식물체의 스트레스 내성 증진용 조성물을 제공한다.The present invention also provides a composition for enhancing stress resistance of a plant comprising the OsRAF gene.

본 발명은 또한, 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진 벼(Oryza sativa) 유래의 RAF 단백질에 있어서, 산성 영역인 59개 C-말단 아미노산으로 이루어지는 단백질을 포함하는 전사활성 증진용 조성물을 제공한다.The present invention also provides a composition for enhancing transcriptional activity comprising a protein consisting of 59 C-terminal amino acids which are acidic regions in a RAF protein derived from rice ( Oryza sativa ) consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.

본 발명은 또한, 상기 OsRAF 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 식물 세포를 형질전환시켜 식물체의 생산성을 향상시키는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method of improving plant productivity by transforming plant cells with a recombinant vector comprising the OsRAF gene.

본 발명은 OsRAF 유전자를 식물형질전환용 발현벡터에 조합하여 전이함으로써 일반적인 성장 특성에는 영향을 미치지 않으면서 효과적으로 식물체의 엡시스산, 한발, 세균병, 살리실산 및 메틸자스몬산과 같은 환경스트레스 내성이 증진된 식물체를 얻을 수 있다. 따라서 경제 작물 등의 수확량 증대 등에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 본 발명을 통해 이 전사인자에 의해 발현이 조절되는 식물 저항성 메카니즘을 밝힘으로써 새로운 환경 스트레스 저항성 유전자 탐색 등에 유용하게 이용될 수 있다.In the present invention, by transferring the OsRAF gene to a plant transformation expression vector in combination, the plant effectively enhances environmental stress resistance such as epsic acid, drought, bacterial disease, salicylic acid and methyljasmonic acid without affecting general growth characteristics. Can be obtained. Therefore, it is expected to greatly contribute to increasing the yield of economic crops. In addition, the present invention can be usefully used to search for new environmental stress resistance genes by revealing a plant resistance mechanism in which expression is regulated by this transcription factor.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 벼(Oryza sativa) 유래의 RAF(root abundant factor) 유전자 OsRAF를 포함하는 재조합 벡터로 형질전환된 스트레스 내성이 증진된 식물체를 제공한다. 본 발명의 일 구현예에 따른 스트레스는 엡시스산, 한발, 세균병, 살리실산(salicylic acid) 또는 메틸자스몬산(methyl jasmonate)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In order to achieve the object of the present invention, the present invention provides a plant with enhanced stress resistance transformed with a recombinant vector comprising a root abundant factor (RAF) gene OsRAF derived from rice ( Oryza sativa ). Stress according to an embodiment of the present invention may be epsis acid, drought, bacterial disease, salicylic acid or methyl jasmonate, but is not limited thereto.

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

터미네이터는 통상의 터미네이터를 사용할 수 있으며, 그 예로는 노팔린 신타아제(NOS), 벼 α-아밀라아제 RAmy1 A 터미네이터, 파세올린(phaseoline) 터미네이터, 아그로박테리움 투메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens)의 옥토파인(Octopine) 유전자의 터미네이터 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 터미네이터의 필요성에 관하여, 그러한 영역이 식물 세포에서의 전사의 확실성 및 효율을 증가시키는 것으로 일반적으로 알고 있다. 그러므로 터미네이터의 사용은 본 발명의 내용에서 매우 바람직하다.Terminator may be used a conventional terminator, and examples thereof include fine loam furnace sold synthase (NOS), rice α- amylase RAmy1 A terminator, De Pace (phaseoline) terminator, Agrobacterium Tome Pacific Enschede (Agrobacterium tumefaciens) ( Octopine) terminators, etc., but is not limited thereto. With regard to the need for terminators, it is generally known that such regions increase the certainty and efficiency of transcription in plant cells. The use of terminators is therefore highly desirable in the context of the present invention.

본 발명의 일 구현예에 따른 재조합 식물 발현 벡터는 바람직하게는 도 3a에 기재된 pBI111L-OsRAF 벡터일 수 있다. 상기 pBI111L-OsRAF 벡터는 벼로부터 유래된 OsRAF cDNA를 pBI111L에 재조합하여 작성한 식물 유전자 발현용 바이너리 벡 터이다. 그러나 본 발명의 재조합 벡터는 도 3a에 기재된 벡터에 한정되지 않고, 식물 형질전환에 유용한 임의의 벡터를 이용할 수 있다.Recombinant plant expression vector according to an embodiment of the present invention may be preferably a pBI111L- OsRAF vector described in Figure 3a. The pBI111L- OsRAF vector is a binary vector for plant gene expression prepared by recombining OsRAF cDNA derived from rice into pBI111L. However, the recombinant vector of the present invention is not limited to the vector described in FIG. 3A, and any vector useful for plant transformation can be used.

본 발명에 따른 식물체는 벼, 밀, 보리, 옥수수, 대두, 감자, 밀, 팥, 귀리 및 수수로 이루어진 군에서 선택된 식량작물류; 애기장대, 배추, 무, 고추, 딸기, 토마토, 수박, 오이, 양배추, 참외, 호박, 파, 양파 및 당근으로 이루어진 군에서 선택된 채소작물류; 인삼, 담배, 목화, 참깨, 사탕수수, 사탕무우, 들깨, 땅콩 및 유채로 이루어진 군에서 선택된 특용작물류; 사과나무, 배나무, 대추나무, 복숭아, 양다래, 포도, 감귤, 감, 자두, 살구 및 바나나로 이루어진 군에서 선택된 과수류; 장미, 글라디올러스, 거베라, 카네이션, 국화, 백합 및 튤립으로 이루어진 군에서 선택된 화훼류; 및 라이그라스, 레드클로버, 오차드그라스, 알파알파, 톨페스큐 및 페레니얼라이그라스로 이루어진 군에서 선택된 사료 작물류일 수 있다. 바람직하게는, 상기 식물체는 애기장대, 감자, 가지, 담배, 고추, 토마토, 우엉, 쑥갓, 상추, 도라지, 시금치, 근대, 고구마, 샐러리, 당근, 미나리, 파슬리, 배추, 양배추, 갓무, 수박, 참외, 오이, 호박, 박, 딸기, 대두, 녹두, 강낭콩, 완두 등의 쌍자엽 식물일 수 있으며, 가장 바람직하게는, 상기 식물체는 애기장대이다.Plants according to the present invention is rice, wheat, barley, corn, soybeans, potatoes, wheat, red beans, oats and sorghum food crops selected from the group consisting of; Vegetable crops selected from the group consisting of Arabidopsis, Chinese cabbage, radish, red pepper, strawberry, tomato, watermelon, cucumber, cabbage, melon, pumpkin, green onion, onion, and carrot; Special crops selected from the group consisting of ginseng, tobacco, cotton, sesame, sugar cane, sugar beet, perilla, peanut and rapeseed; Fruit trees selected from the group consisting of apple trees, pear trees, jujube trees, peaches, lambs, grapes, citrus fruits, persimmons, plums, apricots and bananas; Flowers selected from the group consisting of roses, gladiolus, gerberas, carnations, chrysanthemums, lilies and tulips; And fodder crops selected from the group consisting of rygras, red clover, orchardgrass, alpha alpha, tolsque cue and perennial lysgras. Preferably, the plant is Arabidopsis, potato, eggplant, tobacco, pepper, tomato, burdock, garland chrysanthemum, lettuce, bellflower, spinach, chard, sweet potato, celery, carrot, buttercup, parsley, cabbage, cabbage, gall, watermelon, Melon, cucumber, pumpkin, gourd, strawberry, soybean, mung bean, kidney bean, pea, etc. may be dicotyledonous plants, most preferably, the plant is Arabidopsis.

본 발명은 또한, 상기 식물체의 종자를 제공한다. 바람직하게는, 상기 종자는 애기장대의 종자이다.The present invention also provides seed of the plant. Preferably, the seed is a seed of the Arabidopsis.

본 발명은 또한, 벼(Oryza sativa) 유래의 RAF(root abundant factor) 유전자 OsRAF를 포함하는 재조합 벡터로 식물 세포를 형질전환하는 단계; 및 상기 형질전환된 식물 세포로부터 형질전환 식물을 재분화하는 단계를 포함하는 스트레스 내 성이 증진된 형질전환 식물체의 제조 방법을 제공한다.The present invention also comprises the steps of transforming plant cells with a recombinant vector comprising a root abundant factor (RAF) gene OsRAF derived from rice ( Oryza sativa ); And regenerating the transformed plant from the transformed plant cell.

식물의 형질전환은 DNA를 식물에 전이시키는 임의의 방법을 의미한다. 그러한 형질전환 방법은 반드시 재생 및(또는) 조직 배양 기간을 가질 필요는 없다. 식물 종의 형질전환은 이제는 쌍자엽 식물뿐만 아니라 단자엽 식물 양자를 포함한 식물 종에 대해 일반적이다. 원칙적으로, 임의의 형질전환 방법은 본 발명에 따른 잡종 DNA를 적당한 선조 세포로 도입시키는데 이용될 수 있다. 방법은 원형질체에 대한 칼슘/폴리에틸렌 글리콜 방법(Krens, F.A. et al., 1982, Nature 296, 72-74), 원형질체의 전기천공법(Shillito R.D. et al., 1985 Bio/Technol. 3, 1099-1102), 식물 요소로의 현미주사법(Crossway A. et al., 1986, Mol. Gen. Genet. 202, 179-185), 각종 식물 요소의 (DNA 또는 RNA-코팅된) 입자 충격법(Klein T.M. et al., 1987, Nature 327, 70), 식물의 침윤 또는 성숙 화분 또는 소포자의 형질전환에 의한 아그로박테리움 투머파시엔스 매개된 유전자 전이에서 (비완전성) 바이러스에 의한 감염 등으로부터 적당하게 선택될 수 있다. 본 발명에 따른 바람직한 방법은 아그로박테리움 매개된 DNA 전달을 포함한다. 특히 바람직한 것은 EP A 120 516호 및 미국 특허 제4,940,838호에 기재된 바와 같은 소위 이원 벡터 기술을 이용하는 것이다.Transformation of a plant means any method of transferring DNA to a plant. Such transformation methods do not necessarily have a regeneration and / or tissue culture period. Transformation of plant species is now common for plant species, including both terminal plants as well as dicotyledonous plants. In principle, any transformation method can be used to introduce hybrid DNA according to the invention into suitable progenitor cells. Calcium / polyethylene glycol method for protoplasts (Krens, FA et al., 1982, Nature 296, 72-74), electroporation of protoplasts (Shillito RD et al., 1985 Bio / Technol. 3, 1099-1102 ), Microscopic injection into plant elements (Crossway A. et al., 1986, Mol. Gen. Genet. 202, 179-185), particle bombardment methods (DNA or RNA-coated) of various plant elements (Klein TM et al., 1987, Nature 327, 70), infection with (incomplete) virus in agrobacterium tumerfaciens mediated gene transfer by invasion of plants or transformation of mature pollen or vesicles, and the like. have. A preferred method according to the present invention comprises Agrobacterium mediated DNA delivery. Especially preferred is the use of the so-called binary vector technology as described in EP A 120 516 and US Pat. No. 4,940,838.

식물의 형질전환에 이용되는 "식물 세포"는 어떤 식물 세포도 된다. 식물 세포는 배양 세포, 배양 조직, 배양 기관 또는 전체 식물, 바람직하게는 배양 세포, 배양 조직 또는 배양 기관 및 더욱 바람직하게는 배양 세포의 어떤 형태도 된다. 바람직하게는, 상기 식물체는 애기장대이다."Plant cell" used for transformation of a plant may be any plant cell. The plant cell may be any of a cultured cell, a cultured tissue, a culture or whole plant, preferably a cultured cell, a cultured tissue or culture medium, and more preferably a cultured cell. Preferably, the plant is Arabidopsis vulgaris.

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

본 발명의 방법은 본 발명에 따른 재조합 벡터로 식물 세포를 형질전환하는 단계를 포함하는데, 상기 형질전환은 아그로박테리움 튜머파시엔스(Agrobacterium tumefaciens)에 의해 매개될 수 있다. 또한, 본 발명의 방법은 상기 형질전환된 식물 세포로부터 형질전환 식물을 재분화하는 단계를 포함한다. 형질전환 식물 세포로부터 형질전환 식물을 재분화하는 방법은 당업계에 공지된 임의의 방법을 이용할 수 있다.The method of the present invention comprises the step of transforming plant cells with the recombinant vector according to the present invention, wherein the transformation can be mediated by Agrobacterium tumefaciens . The method also includes the step of regenerating the transgenic plant from said transformed plant cell. The method for regenerating the transformed plant from the transformed plant cell may use any method known in the art.

본 발명은 또한, 본 발명에 따른 재조합 벡터로 식물 세포를 형질전환시켜 OsRAF 유전자를 과발현하는 단계를 포함하는 식물체의 스트레스 내성을 증진시키는 방법을 제공한다. 식물체의 형질전환 방법, 형질전환에 이용되는 재조합 벡터 및 숙주 세포로 이용될 수 있는 식물은 전술한 바와 같다.The present invention also provides a method of enhancing stress resistance of a plant, comprising the step of transforming plant cells with the recombinant vector according to the present invention, overexpressing the OsRAF gene. Plant transformation methods, recombinant vectors used for transformation and plants that can be used as host cells are as described above.

본 발명은 또한, 상기 방법에 의해 제조된 스트레스 내성이 증진된 식물체를 제공한다. 스트레스 내성이 식물체는 바람직하게는 애기장대, 감자, 가지, 담배, 고추, 토마토, 우엉, 쑥갓, 상추, 도라지, 시금치, 근대, 고구마, 샐러리, 당근, 미나리, 파슬리, 배추, 양배추, 갓무, 수박, 참외, 오이, 호박, 박, 딸기, 대두, 녹두, 강낭콩, 완두 등의 쌍자엽 식물일 수 있으며, 가장 바람직하게는, 상기 식물 체는 애기장대이다.The present invention also provides a plant with enhanced stress resistance produced by the above method. Plants that are stress resistant preferably are Arabidopsis, potato, eggplant, tobacco, pepper, tomato, burdock, garland chrysanthemum, lettuce, bellflower, spinach, beetroot, sweet potato, celery, carrot, buttercup, parsley, cabbage, cabbage, mustard, watermelon , Melon, cucumber, pumpkin, gourd, strawberry, soybean, mung beans, kidney beans, peas, etc. can be dicotyledonous plants, most preferably, the plant is Arabidopsis.

본 발명은 또한, 벼(Oryza sativa) 유래의 RAF(root abundant factor) 유전자 OsRAF를 포함하는 식물체의 스트레스 내성 증진용 조성물을 제공한다. 상기 스트레스는 엡시스산(abscisic acid), 한발, 세균병, 살리실산(salicylic acid) 또는 메틸자스몬산(methyl jasmonate)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 조성물에서, 상기 OsRAF 유전자는 바람직하게는 서열번호 1로 표시되는 염기서열로 이루어질 수 있다. 본 발명의 식물체의 스트레스 내성 증진용 조성물은 유효 성분으로서 벼(Oryza sativa) 유래의 RAF(root abundant factor) 유전자 OsRAF을 포함하며, 상기 유전자 OsRAF을 식물체에 형질전환시킴으로써 식물체의 스트레스 내성을 증진시킬 수 있는 것이다.The present invention also provides a composition for enhancing stress resistance of a plant comprising a root abundant factor (RAF) gene OsRAF derived from rice ( Oryza sativa ). The stress may be, but is not limited to, epsic acid, drought, bacterial disease, salicylic acid or methyl jasmonate. In the composition of the present invention, the OsRAF gene may be preferably composed of a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1. The composition for enhancing stress resistance of the plant of the present invention includes a root abundant factor (RAF) gene OsRAF derived from rice ( Oryza sativa ) as an active ingredient, and can improve stress resistance of the plant by transforming the gene OsRAF into the plant. It is.

본 발명은 또한, 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진 벼(Oryza sativa) 유래의 RAF 단백질에 있어서, 산성 영역인 59개 C-말단 아미노산으로 이루어지는 단백질을 포함하는 전사활성 증진용 조성물을 제공한다.The present invention also provides a composition for enhancing transcriptional activity comprising a protein consisting of 59 C-terminal amino acids which are acidic regions in a RAF protein derived from rice ( Oryza sativa ) consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.

본 발명에 따른 OsRAF 단백질의 범위는 벼로부터 분리된 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열을 갖는 단백질 및 상기 단백질의 기능적 동등물을 포함한다. "기능적 동등물"이란 아미노산의 부가, 치환 또는 결실의 결과, 상기 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열과 적어도 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상, 더 더욱 바람직하게는 95% 이상의 서열 상동성을 갖는 것으로, 서열번호 2로 표시되는 단백질과 실질적으로 동질의 생리활성을 나타내는 단백질을 말한다. "실질적으로 동질의 생리활성"이란 식물체 내에서 전사 활성자의 기능을 의미한다.The range of OsRAF proteins according to the present invention includes proteins having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 isolated from rice and functional equivalents of the proteins. "Functional equivalent" means at least 70%, preferably at least 80%, more preferably at least 90%, even more preferably at least 70% of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 as a result of the addition, substitution, or deletion of the amino acid Is 95% or more of sequence homology, and refers to a protein that exhibits substantially homogeneous physiological activity with the protein represented by SEQ ID NO: 2. "Substantially homogeneous physiological activity" means the function of a transcriptional activator in a plant.

본 발명은 또한, 벼(Oryza sativa) 유래의 RAF(root abundant factor) 유전자 OsRAF를 포함하는 재조합 벡터로 식물 세포를 형질 전환시켜 OsRAF 유전자를 과발현하는 단계를 포함하는 식물체의 생산성을 향상시키는 방법을 제공한다. 본 발명의 OsRAF 유전자의 식물체에서의 발현은 한발 스트레스, 세균병 스트레스 등의 스트레스에 저항성을 갖게 하므로, OsRAF 유전자로 형질전환된 식물체는 대조군에 비해 식물체의 생산성이 향상될 수 있는 것이다.The present invention also provides a method of improving the productivity of a plant comprising the step of transforming plant cells with a recombinant vector comprising a root abundant factor (RAF) gene OsRAF derived from rice ( Oryza sativa ), overexpressing the OsRAF gene. do. Since the expression of the OsRAF gene in the plant of the present invention makes it resistant to stress such as drought stress and bacterial disease stress, the plant transformed with the OsRAF gene can improve the productivity of the plant compared to the control group.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

<실험방법>Experimental Method

1. 박테리아와 효모 균주, 벡터 및 배양배지1.Bacteria and yeast strains, vectors and culture media

박테리아 균주 대장균 DH10B [F- mcrA Δ(mrr-hsdRMS-mcrBC) φ80dlacZΔM15 ΔlacX74 endA1 recA1 deoR Δ(ara, leu)7697 araD139 galU galK nupG rpsL λ-]은 플라스미드 증폭을 위한 숙주로 사용되었다. 아그로박테리움 튜머파시엔스 균주 C58은 애기장대의 형질전환에 사용되었다. 플라스미드 pGEM T-easy 벡터 (Promega, Madison, WI)은 일반적인 분자 클로닝에 사용되었다. pBI121 (Clontech)로부터 유도된 pBI111L 벡터는 OsRAF의 아그로박테리움을 이용한 형질전환에 사용되었다. Luria-Bartani (LB) 배지 (1 % 트립톤, 0.5 % 효모 추출물 및 1 % NaCl)는 대장균 균주의 배양에 사용되었다. YEP 배지((1% 박토 펩톤, 1% 효모 추출물, 0.5% NaCl)는 아그로박테리움 배양에 사용되었다. 카나마이신 (50 ㎍/㎖)과 암피실린 (50 ㎍/㎖)과 같은 항생제를 포함하는 LB 배지는 형질전환된 대장균의 선별에 사용되었다. 리팜피신 (100 ㎍/㎖), 젠타마이신 (50 ㎍/㎖) 및 카나마이신 (50 ㎍/㎖)을 포함하는 YEP 배지는 아그로박테리움을 이용한 형질전환체의 선별에 사용되었다. Bacterial strain Escherichia coli DH10B [F - mcr A Δ (mrr - hsd RMS- mcr BC) φ80d lac ZΔM15 Δ lac X74 rec A1 end A1 deo R Δ (ara, leu) 7697 ara D139 gal U gal K rps L nup G λ - ] Was used as a host for plasmid amplification. Agrobacterium tumerfaciens strain C58 was used for transformation of Arabidopsis. Plasmid pGEM T-easy vectors (Promega, Madison, Wis.) Were used for general molecular cloning. pBI111L vector derived from pBI121 (Clontech) was used for transformation with Agrobacterium of OsRAF . Luria-Bartani (LB) medium (1% tryptone, 0.5% yeast extract and 1% NaCl) was used for the culture of E. coli strains. YEP medium ((1% Bakto Peptone, 1% Yeast Extract, 0.5% NaCl) was used for Agrobacterium incubation. LB medium containing antibiotics such as kanamycin (50 μg / ml) and ampicillin (50 μg / ml) Was used for the selection of transformed E. coli YEP medium containing rifampicin (100 μg / ml), gentamycin (50 μg / ml) and kanamycin (50 μg / ml) was used for the conversion of the transformants using Agrobacterium. Used for screening.

2. 식물체2. Plant

벼(Oryza sativa L. spp. 자포니카 재배종 화청)의 종자는 상온에서 증류수에 24시간동안 담구고 난 뒤, 호그랜드 영양물 (Hoagland nutrient solution, Hoagland DR, Arnon DI (1950) Calif. Agric. Exp. Stn. Circ, 347:1-39)을 사용한 조절 가능한 성장 챔버에서 28℃, 장일 조건(16 시간 명 / 8 시간 암 주기)에서 배양하였다. 발아 2주 후에, 벼 식물체에 몇 개의 스트레스 처리를 하였다. 애기장대(콜럼비아 생태형)는 OsRAF-과발현 형질전환 식물체를 형성하기 위해 아그로박테리움을 매개로 형질전환되었다. 스트레스 처리 동안에, RNA 준비 및 식물의 형태적 분석에 사용하기 위해, 애기장대 종자는 표면을 살균하였고(Weigel, D., and Glazebrook, J. (2002) Arabidopsis: A Laboratory Manual. Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press), 0.05 % MES-KOH(pH 5.7)와 1 % 피토아가가 포함된 0.5 X MS (Murashige T and Skoog F (1962) Physiol Plant 15(3): 473-497)에서 발아시켰다. 4℃, 암조건에서 4일 동안 종자를 습적(stratification) 시킨 후, 28℃, 장일 조건(16 시간 명 / 8 시간 암 주기)인 성장 챔버에서 종자를 발아시키고 배양하였다.Seeds of rice ( Oryza sativa L. spp. Japonica cultivar Hwacheong) were soaked in distilled water for 24 hours at room temperature, and then Hoagland nutrient solution, Hoagland DR, Arnon DI (1950) Calif. Agric.Exp. Stn. Circ, 347: 1-39) was used to incubate at 28 ° C. in long-term conditions (16 hours / 8 hours cancer cycle) in an adjustable growth chamber. Two weeks after germination, the rice plants were subjected to several stress treatments. Arabidopsis (Columbia ecotype) was transformed via Agrobacterium to form OsRAF -overexpressing transgenic plants. During stress treatment, Arabidopsis seeds were sterilized for use in RNA preparation and morphological analysis of plants (Weigel, D., and Glazebrook, J. (2002) Arabidopsis : A Laboratory Manual.Cold Spring Harbor, NY : Cold Spring Harbor Laboratory Press), germination at 0.5 X MS (Murashige T and Skoog F (1962) Physiol Plant 15 (3): 473-497) containing 0.05% MES-KOH (pH 5.7) and 1% phytoagar. I was. After seeding at 4 ° C., dark conditions for 4 days, the seeds were germinated and incubated in a growth chamber at 28 ° C., long day conditions (16 hour light / 8 hour dark cycle).

3. 효소, 화학물질 및 키트3. Enzymes, Chemicals and Kits

Taq DNA 중합효소와 PfuTurb oDNA 중합효소는 코아바이오 시스템 (Seoul, South Korea)과 스트라타진(La Jolla, CA)에서 구입하였다. SuperScriptTM III RNase H- 역전사효소는 인비트로진에서 구입하였다. dNTP 혼합물을 타카라에서 구입하였다. 제한 효소인 T4 DNA 리가제와 아가로스는 프로메가(매디슨, 미국)에서 구입하였다. MS 배지(Murashige and Skoog medium)와 LB 배지를 제조하기 위한 시약은 듀쉐파(Duchefa)에서 구입하였다. 항생제를 포함한 대부분의 화학약품은 시그마 알드리치(USA)에서 구입하였다. RNeasy 식물 미니 키트와 원-스텝 RT-PCR 키트는 큐아젠 (발렌시아, 미국)에서 구입하였다. 플라스미드 추출 키트, 젤 정제 키트, PCR 정제 키트 및 합성 올리고머는 바이오니아(유성, 한국)에서 합성하였다. Taq DNA polymerase and PfuTurb o DNA polymerase were purchased from Coabio Systems (Seoul, South Korea) and Stratazine (La Jolla, CA). SuperScript III RNase H - Reverse Transcriptase was purchased from Invitrogen. dNTP mixtures were purchased from Takara. Restriction enzymes T4 DNA ligase and agarose were purchased from Promega (Madison, USA). Reagents for preparing MS medium (Murashige and Skoog medium) and LB medium were purchased from Duchefa. Most chemicals, including antibiotics, were purchased from Sigma Aldrich (USA). The RNeasy Plant Mini Kit and One-Step RT-PCR Kit were purchased from Qiagen (Valencia, USA). Plasmid extraction kits, gel purification kits, PCR purification kits, and synthetic oligomers were synthesized in Bioneer (Euseong, Korea).

4. 스트레스 처리와 총 RNA 분리4. Stress Processing and Total RNA Isolation

마젠타 박스(Magenta box)에서 2주 동안 자란 벼 식물체에 200 mM NaCl(염), 0.1 mM 엡시스산(ABA), 2 mM 살리실산 (SA), 0.1 mM Ethephon (에테폰) 및 0.1 mM 메틸 자스몬산 (MeJA)이 포함된 0.01 % TritonX-100 용액을 살포하였다. 대조구로 아무것도 처리하지 않은 식물체를 동시에 준비하였다. 다양한 시간에 상기 스트 레스 물질들을 처리한 후에, 식물체를 수확하고, 액체 질소에서 동결시켜 분석을 위해서 -70℃에서 보관하였다. 시간에 따른 mRNA 발현 분석을 위해, RNeasy Plant Mini Kit (Qiagen)을 제조사의 지시대로 이용하여 2주 자란 벼 식물체의 어린싹(shoots)과 뿌리에서 총 RNA를 분리하였다. Rice plants grown in Magenta box for 2 weeks were treated with 200 mM NaCl (salt), 0.1 mM Epsic Acid (ABA), 2 mM Salicylic Acid (SA), 0.1 mM Ethephon (Etephon) and 0.1 mM Methyl Jasmonic Acid ( MeJA) was applied to 0.01% TritonX-100 solution. As a control, nothing was treated at the same time. After treating the stress materials at various times, the plants were harvested, frozen in liquid nitrogen and stored at −70 ° C. for analysis. For mRNA expression analysis over time, total RNA was isolated from shoots and roots of two-week-old rice plants using the RNeasy Plant Mini Kit (Qiagen) as directed by the manufacturer.

5. 5. OsRAFOsRAF 유전자의 클로닝  Cloning of genes

OsRAF (Os03g08470)의 cDNA는 두 단계의 RT-PCR로 증폭시켰다. 첫 번째 가닥의 cDNA는 최소한으로 제조사의 지시를 변경시킨 방법으로 SuperScriptTMIII RNase H- reverse transcriptase (Invitrogen)으로 합성시켰다. 1 ㎍ 총 RNA, 2 pmole의 역방향 프라이머인 OsRAF-TGA-R(서열번호 3); 5’- TCA GAA AAG GGC GCC GTC GAT TG -3’ 및 10 nmol 각각의 dNTPs 를 최종 부피 13 ㎕이 되도록 첨가시켰고, 혼합물은 65℃, 5 분간 가열시키고 난 뒤 1분 동안 얼음에서 반응시켰다. 4 ㎕의 5X 첫 번째 가닥 버퍼, 1 ㎕ 0.1 M DTT, 1 ㎕ RNase 저해제 및 20 유닛의 SuperScriptTMIII RNase H- 역전사효소를 첨가하고 반응 혼합물은 55℃에서 1시간동안 반응시켰다. 역전사반응은 72℃에서 15분 동안 가열하여 불활성화시켰다. PCR 반응은 2 ㎕ 첫 번째 가닥 반응물 용액, 20 pmole 정방향 및 역방향 프라이머, OsRAF-m-F(서열번호 4); 5’- AAA GGC ATT CGC AAC ACA CAC TTG -3’ 및 OsRAF-TGA-R(서열번호 3), 10 nmol dNTPs 및 1 유닛 PfuTurbo DNA 중합효소(스트라타진)을 첨가하여 최종부피 50 ㎕가 되게 하였다. PCR 반응은 95℃에서 2.5분 동안 초기 변성반응을 수행한 후 다음과 같은 조건에서 수행하였다[94℃:30초, 60℃:30초, 72℃:1분, 28회 수행]. CDNA of OsRAF (Os03g08470) was amplified by two stages of RT-PCR. The first strand of cDNA was synthesized with SuperScript III RNase H - reverse transcriptase (Invitrogen), with minimal alteration of manufacturer's instructions. OsRAF-TGA-R (SEQ ID NO: 3), 1 μg total RNA, 2 pmole reverse primer; 5'- TCA GAA AAG GGC GCC GTC GAT TG-3 'and 10 nmol of each dNTPs were added to a final volume of 13 μl and the mixture was heated at 65 ° C. for 5 minutes and then reacted on ice for 1 minute. 4 μl of 5 × first strand buffer, 1 μl 0.1 M DTT, 1 μl RNase inhibitor and 20 units of SuperScript III RNase H reverse transcriptase were added and the reaction mixture was reacted at 55 ° C. for 1 hour. Reverse transcription was inactivated by heating at 72 ° C. for 15 minutes. PCR reactions were performed with 2 μl first strand reactant solution, 20 pmole forward and reverse primer, OsRAF-mF (SEQ ID NO: 4); 5'-AAA GGC ATT CGC AAC ACA CAC TTG-3 'and OsRAF-TGA-R (SEQ ID NO: 3), 10 nmol dNTPs and 1 unit PfuTurbo DNA polymerase ( stratazine ) were added to a final volume of 50 μl. . The PCR reaction was carried out under the following conditions after performing the initial denaturation reaction at 95 ℃ for 2.5 minutes [94 ℃: 30 seconds, 60 ℃: 30 seconds, 72 ℃: 1 minute, 28 times performed].

6. RNA 젤 블럿 분석6. RNA Gel Blot Analysis

각각의 샘플로부터 분리한 5-20 ug 총 RNA는 2.2 M 포름알데히드가 포함된 1.2% 아가로스 젤에서 전기영동으로 분리하였고, 나일론 막(Amersham Biosciences, UK)으로 옮겼다. RNA는 OsRAF 및 18S 리보좀 RNA 특이적 32P-표지된 DNA 프로브로 혼성화시켰다. 프로브 생성을 위해, OsRAF 의 C-말단 코딩 영역의 0.3 kb cDNA를 PCR로 증폭하였다. PCR을 위한 프라이머 세트는 OsAP2-probe-F1(서열번호 5); 5’- GCT ACC TTT CT T CAC CAA CGG CTT -3’ 및 OsAP2-probe-R1(서열번호 6); 5’- AAG AGG CTG TCG ATG GAC TCG TAG -3’을 사용하였다. 막은 방사능 검출을 위해 X-선에 노출시켰다.5-20 ug total RNA isolated from each sample was electrophoretically separated on a 1.2% agarose gel containing 2.2 M formaldehyde and transferred to a nylon membrane (Amersham Biosciences, UK). RNA was hybridized with OsRAF and 18S ribosomal RNA specific 32P- labeled DNA probes. For probe generation, 0.3 kb cDNA of the C-terminal coding region of OsRAF was amplified by PCR. Primer sets for PCR include OsAP2-probe-F1 (SEQ ID NO: 5); 5'- GCT ACC TTT CT T CAC CAA CGG CTT -3 'and OsAP2-probe-R1 (SEQ ID NO: 6); 5'- AAG AGG CTG TCG ATG GAC TCG TAG-3 'was used. The membrane was exposed to X-rays for radioactivity detection.

7. 효모 세포에서 전사활동도(transcriptional activity) 분석7. Transcriptional Activity Analysis in Yeast Cells

효모 분석 시스템을 이용하여 전사 활성 도메인으로 OsRAF 단백질의 산성 영역을 조사하기 위해, OsRAF 코딩 서열의 완전한 영역과 몇 개의 부분적 영역을 다음의 프라이머 세트을 이용하여 PCR로 수행하여 얻었다. OsRAF 완전한 구조물은 NdeI-OsRAF-Full-F(서열번호 7); 5'- CCCATATGTGTGGAGGCG CCATCCT -3' 및 RAF-Full-BamHI-R(서열번호 8); 5'- CGGGATCCCGAAAAG GGCGCCGTC -3', sRAF ΔC1 구조물은 NdeI-OsRAF-Full-F(서열번호 7) 및 OsRAF-ΔC1-BamHI-R(서열번호 9); 5'- CGGGATCCCGCTGTTGGCGTCGCC -3', OsRAF ΔC2 구조물은 NdeI-OsRAF-Full-F(서열번호 7) 및 OsRAF-ΔC2-BamHI-R(서열번호 10); 5'- CGGGATCCCGAAACCCAGCGTGTCG -3', OsRAF ΔC3 구조물은 NdeI-OsRAF-Full-F(서열번호 7) 및 OsRAF-ΔC3-BamHI-R(서열번호 11); 5'- CGGGATCCCGC TGTCGGTGAAGGAGCT -3', OsRAF ΔN1 구조물은 NdeI-OsRAF-ΔN1-F(서열번호 12); 5'- CCCATATGTCCGACGACGTCGACTC -3' 및 OsRAF-Full-BamHI-R(서열번호 8)인 프라이머 세트를 각각 사용하였다. 완전한 폴리펩티드와 몇 개의 부분적 폴리펩티드의 코딩 영역은 효모 발현 벡터 pGBKT7 (클론테크)의 두 개의 제한효소 자리인 NdeI 및 BamHI에 효모 GAL4 DNA 결합 도메인에 인 프레임(in frame)으로 연결시켰고, GAL4 DNA 결합 도메인-OsRAF 융합 단백질은 형질전환된 효모세포에서 만들어지게 하였다. 융합 플라스미드는 변형된 리튬 아세테이트-매개 방법(Gietz et al. 1992)으로 LacZ 와 HIS3 리포터 유전자를 갖는 사카로마이세스 세레비지애 AH109와 LacZ를 갖는 사카로마이세스 세레비지애 Y187를 형질전환시켰다. 형질전환된 효모 배양액은 트립토판이 없는 SD(synthetic dropout) 배지에 떨어뜨려 30℃에서 3일 동안 배양하였다. 형질전환 효모 세포는 성장으로 선별되었다. 전사 활성은 X-β-gal을 이용한 콜로니-리프트 필터 분석을 이용하여 결정하였고, 액체 배양 분석은 기질로서 ο-니트로페닐 β-D-갈락토피라노시드 (ONPG)을 이용하여 제조사의 지시대로 분석하였다(yeast protocol handbook PT3024-1, Clontech).In order to examine the acidic regions of OsRAF proteins with transcriptional activation domains using a yeast assay system, complete and several partial regions of OsRAF coding sequences were obtained by PCR using the following primer sets. OsRAF complete constructs include Nde I-OsRAF-Full-F (SEQ ID NO: 7); 5′-CCCATATGTGTGGAGGCG CCATCCT-3 ′ and RAF-Full-BamHI-R (SEQ ID NO: 8); 5′-CGGGATCCCGAAAAG GGCGCCGTC-3 ′, sRAF ΔC1 constructs include Nde I-OsRAF-Full-F (SEQ ID NO: 7) and OsRAF-ΔC1-BamHI-R (SEQ ID NO: 9); 5′-CGGGATCCCGCTGTTGGCGTCGCC-3 ′, OsRAF ΔC2 constructs include NdeI-OsRAF-Full-F (SEQ ID NO: 7) and OsRAF-ΔC2-BamHI-R (SEQ ID NO: 10); 5′-CGGGATCCCGAAACCCAGCGTGTCG-3 ′, OsRAF ΔC3 constructs include NdeI-OsRAF-Full-F (SEQ ID NO: 7) and OsRAF-ΔC3-BamHI-R (SEQ ID NO: 11); 5′-CGGGATCCCGC TGTCGGTGAAGGAGCT-3 ′, OsRAF ΔN1 constructs include NdeI-OsRAF-ΔN1-F (SEQ ID NO: 12); Primer sets 5′-CCCATATGTCCGACGACGTCGACTC-3 ′ and OsRAF-Full-BamHI-R (SEQ ID NO: 8) were used, respectively. The coding region of the complete polypeptide and several partial polypeptides were linked in frame to the yeast GAL4 DNA binding domain at two restriction enzyme sites, Nde I and Bam HI, of the yeast expression vector pGBKT7 (Clontech), and GAL4 DNA Binding domain-OsRAF fusion proteins were made in transformed yeast cells. Fusion plasmids can be obtained from Saccharomyces cerevisiae with LacZ and HIS3 reporter genes by modified lithium acetate-mediated methods (Gietz et al. 1992). Saccharomyces cerevisiae with AH109 and LacZ Y187 was transformed. Transformed yeast culture was dropped in tryptophan-free synthetic dropout (SD) medium and incubated at 30 ° C. for 3 days. Transformed yeast cells were selected for growth. Transcriptional activity was determined using colony-lift filter assay using X-β-gal, and liquid culture assay was performed using the ο-nitrophenyl β-D-galactopyranoside (ONPG) as substrate as directed by the manufacturer. Analyzes (yeast protocol handbook PT3024-1, Clontech).

8. 8. OsRAFOsRAF 을 과발현하는 형질전환 애기장대 식물체 제조를 위한 pBI111L-PBI111L- for the production of transgenic Arabidopsis plants that overexpress OsRAF  OsRAF 벡터vector 제작making

OsRAF cDNA의 코딩 영역은 XbaI 자리를 포함하는 정방향 프라이머 OsRAF-Full-F1(서열번호 13) (5’- TCT AGA ACA AGA ACA AAG GCA TTC GCA ACA C -3’) 및 XhoI 자리를 포함하는 역방향 프라이머(서열번호 14), 5’- CTC GAG TCA GAA AAG GGC GCC GTC T -3’을 이용하여 증폭하였다. XbaI 및 XhoI 자리를 제한효소로 절단한 PCR 산물은 pBI121 (클론테크)로 유도된 바이너리 벡터인 pBI111L의 일치하는 자리에 도입시켰다.The coding region of OsRAF cDNA comprises a forward primer OsRAF-Full-F1 (SEQ ID NO: 13) comprising Xba I site (5'- TCT AGA ACA AGA ACA AAG GCA TTC GCA ACA C-3 ') and Xho I site Amplification was done using reverse primer (SEQ ID NO: 14), 5'-CTC GAG TCA GAA AAG GGC GCC GTC T-3 '. PCR products digested with Xba I and Xho I sites were introduced into the corresponding sites of pBI111L, a binary vector derived from pBI121 (Clontech).

9. 동결-해동(Freeze-thaw) 방법을 이용한 아그로박테리움의 형질전환9. Transformation of Agrobacterium by Freeze-thaw Method

2 ㎖ 배양액(C58)을 50 ㎖ YEP 액체 배지에 넣고 28℃에서 OD600가 약 0.6~1.0가 되도록 서브컬쳐한 다음 4000 rpm에서 10분 동안 원심분리 하였다. 펠렛은 미리 냉각시킨 10 ㎖의 0.15 M NaCl 용액을 넣고 현탁시켰다. 5분 동안 원심분리 시킨 후, 미리 냉각시킨 1 ㎖의 20 mM CaCl2을 넣고 현탁 시킨 후 미리 냉각시킨 0.5 ㎖ 마이크로퓨즈 튜브에 100 ㎕씩 각각 분주하였다. 20분 동안 얼음에서 냉각시킨 후, 1 ㎍ 재조합 플라스미트 DNA를 첨가하고 2분 동안 액체질소에서 냉각시켰다. 그런 다음 37℃에서 5분 동안 해동시켰다. 냉각과 해동을 1회 이상 반복한 다음, 30분 동안 얼음에서 냉각시키고, 1 ㎖ YEP 배지를 첨가하고 리팜피신, 젠타마이신 및 카나마이신이 포함된 YEP-아가 배지에 도말하였다.2 ml culture (C58) was placed in a 50 ml YEP liquid medium and subcultured at 28 ° C. to make the OD 600 approximately 0.6-1.0, followed by centrifugation at 4000 rpm for 10 minutes. The pellet was suspended in 10 ml of 0.15 M NaCl solution, which had been cooled beforehand. After centrifugation for 5 minutes, 1 ml of 20 mM CaCl 2 , which had been cooled, was added thereto, suspended, and then, 100 µl each of the 0.5 ml microfuse tubes, which had been cooled, was dispensed. After cooling on ice for 20 minutes, 1 μg recombinant plasmid DNA was added and cooled in liquid nitrogen for 2 minutes. Then thawed at 37 ° C. for 5 minutes. Cooling and thawing were repeated one or more times, then cooled on ice for 30 minutes, 1 ml YEP medium was added and plated on YEP-agar medium containing rifampicin, gentamycin and kanamycin.

10. 아그로박테리움-매개 형질전환에 의한 애기장대의 형질전환10. Transformation of Arabidopsis by Agrobacterium-Mediated Transformation

애기장대 식물체는 플로랄 딥 방법(Clough, S.J. and Bent, A.F. (1998). Plant J. 16: 735-743)으로 형질전환시켰다. 리팜피신, 젠타마이신 및 카나마이신이 포함된 5 ㎖ YEP 배지에 단일 콜로니를 접종하고 28℃에서 밤새도록 현탁배양하였다. 상기 배양액 1㎖을 항생제를 포함하는 500 ㎖ YEP 배지에서 OD600가 2.0 이상이 되도록 서브컬쳐하였다. 배양액은 원심분리 후 500 ㎖의 감염배지 (0.22 % MS 염, 5 % 슈크로스, 0.05 % MES, 0.044 μM BA 및 200 ㎕ Silwet L-77 ; pH 5.7)에 현탁시켰다. 토양에서 4~6주 자란 애기장대의 줄기는 5~15cm 길이로 자랐고, 이것을 식물 재료로 사용하였다. 식물체 화분을 거꾸로 하여 감염배지에 담구었다. 10초 동안 감염배지에 담구고 난 후, 다시 10초 후에 감염배지에 10초 동안 담구는 방법을 3회 반복하였다. 화분의 물기를 제거한 후, 습도를 유지시키기 위해 플라스틱 랩으로 트레이를 덮고 성장챔버에 두었다. 형질전환체는 30 μg ml-1 카나마이신이 포함된 MS 배지에서 선별되었다. 다음단계의 분석을 위해 동형접합의 형질전환체(homozygous transformants)는 카나마이신 저항성을 위한 분리비율로 선별하였다.Arabidopsis plants were transformed by the floral dip method (Clough, SJ and Bent, AF (1998). Plant J. 16 : 735-743). Single colonies were inoculated in 5 ml YEP medium containing rifampicin, gentamicin and kanamycin and suspended overnight at 28 ° C. 1 ml of the culture was subcultured in 500 ml YEP medium containing antibiotics so that the OD 600 was at least 2.0. The cultures were suspended in 500 ml of infection medium (0.22% MS salt, 5% sucrose, 0.05% MES, 0.044 μM BA and 200 μl Silwet L-77; pH 5.7). The stems of Arabidopsis cultivars grown 4-6 weeks in soil grew to 5-15 cm long and were used as plant material. Plant pots were upside down and soaked in infected medium. After immersing in the infected medium for 10 seconds, the method of immersing in the infected medium for 10 seconds again after 10 seconds was repeated three times. After the pots were drained, the trays were covered with plastic wrap and placed in the growth chamber to maintain humidity. Transformants were selected in MS medium containing 30 μg ml −1 kanamycin. For subsequent analysis, homozygous transformants were selected as isolation rates for kanamycin resistance.

11. 발아와 뿌리 성장 분석11. Germination and Root Growth Analysis

발아 테스트를 위해 적어도 80개의 멸균 종자(야생형, OsRAF 과발현 형질전환 애기장대)를 0, 1, 5 μM ABA과 0, 100, 125 및 150 mM NaCl이 포함된 0.5x MS 배지에 파종하였다. 4℃에서 4일 동안 암조건에서 종자를 흡수 팽윤시킨 후, 플레이트는 23℃, 장일조건(16h 명/8h 암)인 성장 챔버로 옮겼고, 정해진 시간에 작은 뿌리가 보이는 발아된 종자의 수를 세었다. 또한, ABA에서의 뿌리 성장 분석을 위해서 멸균 종자(야생형, OsRAF 과발현 형질전환 애기장대)를 0, 1, 5 μM ABA가 포함된 0.5x MS 배지에 수직으로 세워 23℃, 장일조건(16h 명/8h 암)인 성장 챔버에서 배양 및 뿌리 길이를 측정하였다.At least 80 sterile seeds (wild type, OsRAF overexpressed transgenic Arabidopsis) were seeded in 0.5x MS medium containing 0, 1, 5 μM ABA and 0, 100, 125 and 150 mM NaCl for germination testing. After absorbing and swelling the seeds under dark conditions for 4 days at 4 ° C., the plates were transferred to a growth chamber at 23 ° C., long-term conditions (16h light / 8h cancer) and counted the number of germinated seeds with small roots visible at a given time. It was. Also, for root growth analysis in ABA, sterile seeds (wild type, OsRAF overexpressing transgenic Arabidopsis) were placed perpendicular to 0.5x MS medium containing 0, 1, and 5 μM ABA at 23 ° C., long-term conditions (16 h / Cultures and root lengths were measured in growth chambers, 8h dark).

12. 한발저항성 분석12. Analysis of drought resistance

토양에 야생형 애기장대와 OsRAF 유전자 과발현 형질전환체를 계속 배양하여 다음 세대의 종자를 수확하였다. 각각의 종자를 토양에 100여 개씩 파종한 후 장일조건 (16시간 광/ 8시간 암)으로 23℃에서 2주간 생육시켰다. 그 다음 열흘간 물 공급을 중간하여 한발 스트레스를 가한 후 물을 재공급하고 이틀 후부터의 생육상태를 관찰하였다.The next generation of seeds was harvested by continuing incubating the wild type Arabidopsis and OsRAF overexpressing transformants in the soil. Each seed was sown in 100 soils and grown for two weeks at 23 ° C. under long-term conditions (16 hours light / 8 hours cancer). Then, the water supply was applied for 10 days, and a pair of stresses were applied. Then, the water was resupplied and the growth state was observed from two days later.

13. 병저항성 분석 13. Disease Resistance Analysis

야생형 애기장대와 OsRAF 유전자 과발현 형질전환된 애기장대를 토양에서 4주 정도 생육시킨 다음 뿌리 끝을 2cm정도 절단하였다.Wild type Arabidopsis and OsRAF gene overexpressed transformed Arabidopsis were grown in soil for 4 weeks, and then the root tip was cut about 2cm.

무름병 병원균(Ralstonia solanacearum GMI 1000) 108cfu 정도가 현탁된 10mM MgCl2에 상기 식물체를 2시간 동안 담근 후 토양으로 다시 옮겨서 23℃에서 생 육시켰다. 대조군으로는 야생형 애기장대를 사용하였다. 병원균을 접종한지 1일후부터 병징의 상태를 질병 인덱스(disease index) 방법으로 조사하였다. 상기 방법은 전체 잎의 무름병 징후의 정도에 따라 그 감염정도를 1~4로 표시하는 방법이다. 즉, 전체 잎의 무름병 징후를 나타내지 않는 경우 0, 전체 잎 중 25% 이하의 병징은 1, 26~50% 경우 2, 51~75% 경우 3, 76~ 100% 경우 4로 표시하는 방법이다. 각 실험은 독자적으로 3회 반복실험을 수행하였다. The plant was soaked in 10 mM MgCl 2 suspended for 10 8 cfu for about 10 hours of Ralstonia solanacearum GMI 1000 and transferred to soil and grown at 23 ° C. Wild type Arabidopsis was used as a control. One day after the pathogen was inoculated, the condition of the disease was examined by the disease index method. The method is a method of marking the degree of infection 1 to 4 depending on the extent of the signs of bedbugs of the entire leaf. In other words, if no signs of allergic leaves are indicated, 0, the symptom of 25% or less of the total leaves is 1, 26 to 50% 2, 51 to 75% 3, 76 to 100% 4 if the method is displayed. Each experiment was performed three times independently.

<실시예 1. 비생물적 스트레스와 피토호르몬 처리에 반응한 Example 1 Responsiveness to Abiotic Stress and Phytohormone Treatment OsRAF OsRAF 유전자의 발현패턴>Gene Expression Patterns>

OsRAF 유전자의 발현에 대한 시간에 따른 유도 패턴을 조사하기 위해 RNA 블럿 분석을 수행하였다. 총 RNA는 고염, MeJA 및 에테폰 처리와 같은 다양한 비생물적 처리와 한발, 스트레스 반응 피토호르몬 처리를 한 벼 식물체로부터 추출하였다. 도 1의 RNA 블럿 분석 결과에서 볼 수 있듯이, mock 처리 후에 OsRAF 전사체의 발현량은 적었다. 그러나, OsRAF 유전자의 전사체는 ABA, SA 및 한발 처리 후 24시간 안에 발현이 유도되었다. 특히, OsRAF 전사체는 한발에서 1시간 이내에 유도되어 3시간과 6시간이 지난 후 강하게 발현되었고, ABA와 SA 처리 후 24시간째 매우 강하게 발현되는 것을 볼 수 있었다. 리보솜 RNA는 에티디움 브로마이드로 염색하였고, RNA 블럿 분석에서 RNA 정량을 위한 내부 대조군(internal control)으로 사용되었다.RNA blot analysis was performed to investigate the induction pattern over time for the expression of the OsRAF gene. Total RNA was extracted from rice plants with various abiotic treatments such as high salt, MeJA and etepon treatments and a drought, stress response phytohormonal treatment. As can be seen from the RNA blot analysis of FIG. 1, the expression level of OsRAF transcript was small after mock treatment. However, transcripts of the OsRAF gene induced expression within 24 hours after ABA, SA and drone treatment. In particular, OsRAF transcripts were induced within one hour at one foot and expressed strongly after 3 and 6 hours, and were strongly expressed 24 hours after ABA and SA treatment. Ribosome RNA was stained with ethidium bromide and used as an internal control for RNA quantification in RNA blot analysis.

<실시예 2. 잠재적인 전사 활성자로서 OsRAF의 기능적 역할>Example 2 Functional Role of OsRAF as a Potential Transcription Activator

산성인 C-말단 도메인을 포함하는 몇몇의 ERF 패밀리 단백질은 효모에서 전사활성(transcriptional activity)을 갖는 것으로 추측된다(Jung, J. and Kim, M. (2007) J.Plant Biol. 50(3): 383-385). OsRAF은 산성 C-말단 영역을 갖고 있고, 이것은 전사활동 도메인으로 활성을 가질 수 있게 한다고 알려져 있다(Hahn, S. (1993). Cell 72: 481??483). OsRAF의 전사 조절자 여부와 C-말단 영역의 기능적 역할을 확인하기 위해, 효모에서 전사활동도 분석을 수행하였다. OsRAF 코딩 영역과 그것의 결손 돌연변이는 GAL4 DNA 결합 도메인 발현 벡터에 연결시켰고, 각각의 벡터는 lacZ 리포터 유전자의 전사활성능을 분석하는데 사용하였다(도 2a). GAL4 DNA 결합 도메인에 연결된 C-말단 산성 영역(OsRAFΔN1)을 포함하는 완전한 길이의 OsRAF (OsRAF Full) 및 N-말단 결손 돌연변이는 액체배양분석에서 전사 활성을 나타내었다. 반면에 C-말단 산성 영역인 24개 C-말단 아미노산이 결핍된 돌연변이체(OsRAFΔC1)는 OsRAF Full 활성보다 β-갈락토시다제 활성이 다소 낮은 것을 확인하였다. 더욱이, 59개 C-말단 아미노산이 결손된 돌연변이체(OsRAFΔC2)와 더 많이 결손된 돌연변이체(OsRAFΔC3)는 β-갈락토시다제 활성이 전혀 없었다(도 2b). 이러한 결과는 OsRAF는 효모에서 전사 활성자로 기능을 할 수 있고, C-말단 산성 영역, 특히 59개 C-말단 아미노산을 포함하는 다운스트림 부위는 전사 활성에 있어서 중요한 기능을 한다는 것을 알 수 있게 한다.Several ERF family proteins, including acidic C-terminal domains, are believed to have transcriptional activity in yeast (Jung, J. and Kim, M. (2007) J. Plant Biol. 50 (3) 383-385). OsRAF has an acidic C-terminal region, which is known to be able to act as a transcriptional activity domain (Hahn, S. (1993). Cell 72 : 481 ?? 483). In order to confirm the transcriptional regulator of OsRAF and the functional role of the C-terminal region, transcriptional activity analysis was performed in yeast. The OsRAF coding region and its missing mutations were linked to a GAL4 DNA binding domain expression vector, and each vector was used to analyze the transcriptional activity of the lac Z reporter gene (FIG. 2A). Full-length OsRAF (OsRAF Full) and N-terminal deletion mutants comprising C-terminal acidic regions (OsRAFΔN1) linked to the GAL4 DNA binding domain showed transcriptional activity in liquid culture assays. On the other hand, the mutant (OsRAFΔC1) deficient in 24 C-terminal amino acids, the C-terminal acidic region, was found to be somewhat lower in β-galactosidase activity than OsRAF Full activity. Moreover, the mutant lacking 59 C-terminal amino acids (OsRAFΔC2) and the more mutant (OsRAFΔC3) had no β-galactosidase activity (FIG. 2B). These results indicate that OsRAF can function as a transcriptional activator in yeast, and that the C-terminal acidic region, particularly the downstream site comprising 59 C-terminal amino acids, plays an important role in transcriptional activity.

<실시예 3. OsRAF 유전자가 과발현된 형질전환체의 한발 저항성 조사><Example 3. Examination of drought resistance of transformants overexpressed OsRAF gene>

토양에 야생형 애기장대와 OsRAF 유전자 과발현 형질전환체를 계속 배양하여 다음 세대의 종자를 수확하였다. 상기 각각의 종자를 토양에 100여 개씩 파종한 후 장일조건 (16시간 광/ 8시간 암)으로 23℃에서 2주간 생육시켰다. 그 다음 열흘간 물 공급을 중간하여 한발 스트레스를 가한 후 물을 재공급하고 이틀 후의 생육상태를 관찰하였다. The next generation of seeds was harvested by continuing incubating the wild type Arabidopsis and OsRAF overexpressing transformants in the soil. Each of the seeds were sown in soil over 100 and grown for two weeks at 23 ° C. under long-term conditions (16 hours light / 8 hours cancer). Then, the water supply was moderated for 10 days, and a pair of stresses were applied. Then, the water was resupplied and the growth state was observed after two days.

실험 결과, 야생형 애기장대는 90% 이상이 고사하는 것으로 나타난 반면, OsRAF 유전자 과발현 형질전환체는 대부분이 생존하는 것으로 나타났다 (도 5).As a result, wild type Arabidopsis showed more than 90% death, whereas OsRAF gene overexpressing transformants were mostly survived (FIG. 5).

<실시예 4. OsRAF 유전자가 과발현된 형질전환체의 병저항성 조사><Example 4. Disease resistance investigation of the transformant overexpressed OsRAF gene>

야생형 애기장대와 형질전환된 애기장대를 토양에서 4주 정도 생육시킨 다음 뿌리 끝을 2cm 정도 절단하였다.Wild-type Arabidopsis and transformed Arabidopsis were grown in soil for 4 weeks, and then the root tip was cut about 2cm.

무름병 병원균(Ralstonia solanacearum GMI 1000) 108cfu 정도가 현탁된 10mM MgCl2에 상기 식물체를 2시간 동안 담근 후 토양으로 다시 옮겨서 23℃에서 생육시켰다. 대조군으로는 야생형 애기장대를 사용하였다. 병원균을 접종한지 2일후부터 병징의 상태를 질병 인덱스(disease index) 방법으로 조사하였다. 상기 방법은 전체 잎의 무름병 징후의 정도에 따라 그 감염정도를 1~4로 표시하는 방법이다. 즉, 전체 잎의 무름병 징후를 나타내지 않는 경우 0, 전체 잎 중 25% 이하의 병징은 1, 26~50% 경우 2, 51~75% 경우 3, 76~ 100% 경우 4로 표시하는 방법이다. 각 실험은 독자적으로 3회 반복실험을 수행하였다.The plant was soaked in 10 mM MgCl 2 suspended for 10 8 cfu for about 10 hours of Ralstonia solanacearum GMI 1000 and transferred to soil and grown at 23 ° C. Wild type Arabidopsis was used as a control. Two days after the pathogen was inoculated, the condition of the disease was examined by the disease index method. The method is a method of marking the degree of infection 1 to 4 depending on the extent of the signs of bedbugs of the entire leaf. In other words, if no signs of allergic leaves are indicated, 0, the symptom of 25% or less of the total leaves is 1, 26 to 50% 2, 51 to 75% 3, 76 to 100% 4 if the method is displayed. Each experiment was performed three times independently.

실험 결과, 상기 무름병 병원균을 접종한지 6일경이 되면 야생형 애기장대의 경우 60% 이상의 병징(질병 인덱스 2.5이상)을 나타낸 반면, OsRAF 과다발현 형질전환체는 그 절반 가량에도 미치지 못하는 25% 정도의 병징(질병 인덱스 1)을 나타냈다. 병원균을 접종한지 8일째에는 야생형의 경우 90% 이상의 병징(질병 인덱스 3.5이상)을 나타냈으며, 형질전환체는 50% 정도의 병징(질병 인덱스 2)을 나타냈다 (도 6의 b).As a result, about 6 days after the inoculation of the disease-free pathogen, wild type Arabidopsis showed more than 60% of symptoms (disease index 2.5 or more), while OsRAF overexpressing transformants showed less than about 25% of symptoms. (Disease index 1) is shown. At 8 days after inoculation of the pathogen, the wild type showed more than 90% of the disease (disease index 3.5 or more), and the transformant showed about 50% of the disease (disease index 2) (FIG. 6b).

따라서 OsRAF 과다발현 형질전환체의 병징 속도가 야생형에 비래 느린 것을 알 수 있었으며, 이로부터 외떡잎식물인 벼로부터 분리된 OsRAF 유전자가 쌍떡잎식물인 애기장대 내에서도 병원균에 대한 방어 기작을 수행함을 알 수 있었다.Therefore, the symptom rate of the OsRAF overexpressing transformant was slower than that of the wild type. From this, the OsRAF gene isolated from rice, which is a monocotyledonous plant, showed a defense mechanism against pathogens in the Arabidopsis, a dicotyledonous plant.

도 1은 몇몇의 외인성 스트레스에 반응하여 발현되는 OsRAF 유전자를 보여준다. 멸균수(mock), 200 mM NaCl (염), 0.1 mM ABA (엡시스산), 한발, 2 mM SA (살리실산), 0.1 mM Ethephon (에테폰) 및 0.1 mM MeJA (메틸자스몬산)을 각각 처리한 후 14일 동안 자란 식물체로부터 일정시간(0, 1, 3, 6, 24 h)에 추출한 총 RNA를 이용하여 조사하였다. 각각의 10 ug 총 RNA는 포름알데히드 아가로스 젤에 로딩하였다. RNA 젤 블럿은 OsRAF의 C-말단 코딩 영역과 일치하는 0.3 kb 특이 프로브로 혼성화시켰다. RNA의 동일한 양은 에티디움 브로마이드로 염색한 가시적 rRNA로 확인하였다. 1 shows the OsRAF gene expressed in response to some exogenous stress. Sterilized water (mock), 200 mM NaCl (salt), 0.1 mM ABA (epsilic acid), a pair, 2 mM SA (salicylic acid), 0.1 mM Ethephon (ethepone) and 0.1 mM MeJA (methyljasmonic acid) respectively After that, the total RNA extracted from the plants grown for 14 days (0, 1, 3, 6, 24 h) was investigated. Each 10 ug total RNA was loaded onto formaldehyde agarose gel. RNA gel blots were hybridized with 0.3 kb specific probes that matched the C-terminal coding region of OsRAF . The same amount of RNA was confirmed by visible rRNA stained with ethidium bromide.

도 2는 효모에서 OsRAF의 전사활동도분석(Transactivation assay)을 수행한 결과이다. a. OsRAF의 완전한 길이 및 결손된 길이를 효모 발현 벡터 pGBKT7의 GAL4 DNA 결합 도메인(GAL4 BD)에 연결시켜 효모 균주 Y187을 형질전환 시켰다. 형질전환체는 트립토판이 없는 SD(synthetic dropout) 배지에서 30℃, 3일 동안 배양하였다. 블랙 박스는 보존된 AP2/ERF DNA-결합 도메인을 나타내고, 평행선 무늬(hatched) 박스는 잠재적인 산성의 전사활동 영역을 각각 표시하였다. b. 효모에서 전사 활성인자로서 각각의 번역 산물의 활성을 조사하기 위해, 기질로 ο-니트로페닐 β-D-갈락토피라노시드 (ONPG)를 사용하여 액체 배양 분석에 의해 β-갈락토시다제 활성을 조사하였다(3 반복구 실시). 1 유닛의 β-갈락토시다제 활성은 세포 하나가 1분 동안 1 μM ONPG를 ο-니트로페닐 및 D-갈락토스로 가수분해시키는 양으로 정의한다. Figure 2 shows the results of performing a transactivation assay (Transactivation assay) of OsRAF in yeast. a . Yeast strain Y187 was transformed by linking the full and missing lengths of OsRAF to the GAL4 DNA binding domain (GAL4 BD) of the yeast expression vector pGBKT7. The transformants were incubated for 30 days at 30 ° C. in tryptophan-free synthetic dropout (SD) medium. Black boxes represent conserved AP2 / ERF DNA-binding domains, and parallel hatched boxes indicate potential acidic transcriptional activity regions, respectively. b. Β-galactosidase activity by liquid culture assay using ο-nitrophenyl β-D-galactopyranoside (ONPG) as substrate to investigate the activity of each translation product as a transcription activator in yeast Was examined (three repeat spheres). One unit of β-galactosidase activity is defined as the amount by which one cell hydrolyzes 1 μM ONPG with ο-nitrophenyl and D-galactose for 1 minute.

도 3OsRAF-과발현 형질전환 애기장대 식물체의 제조에 관한 것이다. a. 5’ UTR (1105 bp)을 포함하는 OsRAF cDNA은 pBI111L 벡터의 XbaI 및 XhoI 자리에 삽입하였다. b. OsRAF을 계속적으로 발현하는 카나마이신-저항성 형질전환 식물체, 35S::OsRAF #3, #6은 노던 분석으로 확인하였다. 3 relates to the preparation of OsRAF -overexpressing transgenic Arabidopsis plants. a . OsRAF cDNA containing 5 'UTR (1105 bp) was inserted into the XbaI and XhoI sites of the pBI111L vector. b . Kanamycin-resistant transgenic plants that continuously express OsRAF , 35S :: OsRAF # 3, # 6, were identified by Northern analysis.

도 4는 35S::OsRAF 형질전환 애기장대의 ABA와 염에 대한 내성에 관한 것이다. OsRAF 유전자가 과발현된 애기장대로부터 종자를 회수하고 발아를 억제하는 대표적인 인자인 식물 호르몬인 ABA(0, 1, 5 μM)또는 고농도의 염(0, 100, 125, 150 mM)이 함유된 MS 배지에 파종하고 발아력을 측정하였다. 이때, 대조군으로는 야생형 애기장대로부터 회수한 종자를 동일한 조건으로 파종하여 발아력을 측정하였다. 발아력은 어린뿌리(radicle)가 종피를 뚫고 1mm 이상 나온 종자의 수를 백분율로 나타내었다. 4 is 35S :: OsRAF Resistance to ABA and salt in transgenic Arabidopsis. MS medium containing high levels of salt (0, 100, 125, 150 mM) or ABA (0, 1, 5 μM), a plant hormone, a representative factor that recovers seeds and suppresses germination from Arabidopsis overexpressed OsRAF gene Seeding and germination was measured. At this time, as a control, the seeds recovered from the wild-type Arabidopsis oleifera were sown under the same conditions to measure germination. Germination was expressed as a percentage of the number of seeds from the young root (radicle) penetrating the epidermis 1 mm or more.

도 5는 한발 스트레스에 따른 OsRAF 유전자 과발현 형질전환체 및 야생형 애기장대의 생육상태를 비교한 것이다. Figure 5 compares the growth of OsRAF gene overexpressing transformants and wild type Arabidopsis according to drought stress.

도 6은 세균병에 따른 OsRAF 유전자 과발현 형질전환체 및 야생형 애기장대의 생육 상태를 비교한 것이다. a. 무름병균을 접종한지 6일경 된 OsRAF 유전자 과다발현 애기장대 사진이다. b. 무름병균을 접종한 OsRAF 유전자 과다발현 애기장대의 시간 경과에 따른 질병 인덱스를 나타낸 그래프이다. Figure 6 compares the growth of OsRAF gene overexpressing transformants and wild type Arabidopsis according to bacterial diseases. a. OsRAF gene overexpression of the Arabidopsis 6 days after inoculation of the bacterium. b. OsRAF gene overexpressed Arabidopsis inoculated with the disease index over time.

<110> SNU R&DB FOUNDATION <120> Plant with Increased Resistance to Various Stresses Transformed with OsRAF Gene <130> PN08096 <160> 14 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 1114 <212> DNA <213> Oryza sativa <400> 1 atgtgtggag gcgccatcct cgccgagttc atcccggcgc cgtcgcgcgc cgcggcggcg 60 accaagcggg tgaccgccag ccacctgtgg ccggccggct ccaagaacgc cgcccgcggc 120 aagagcaaga gcaagaggca gcagaggagc ttcgccgacg tcgacgactt cgaggccgcc 180 ttcgagcagt tcgacgatga ctccgacttc gacgacgcgg aggaagaaga cgaaggacac 240 ttcgtgttcg cgtccaaatc tcgtggtaat gttcgtcgcg tgcgatctcg tctaggtgtt 300 cgatcgtgat ggcgatgagt tcttggcttg atctcaccga ggaagattgg tttggtttgg 360 ttttgttcgt gcagtcgtcg ccgggcacga cgggcgcgcg gcggcgaggg cggcgagcaa 420 gaagaagcgg gggcggcact tccgaggcat ccggcagcgg ccatggggga agtgggcggc 480 ggagatccgc gacccgcaca agggcacgcg cgtctggctc ggcacgttca acaccccgga 540 ggaggccgca cgcgcctacg acgtcgaggc gcgccgcctc cgcggcagca aggccaaggt 600 caacttcccc gccacgcccg ccgccgcgcg cccacgccgc ggcaacacga gagccaccgc 660 cgtgccaccg ccggcgacag cacccgccgc cgccccgccg cgcggactga agcgagaatt 720 ctcgccgcct gctgagaccg cgctaccttt cttcaccaac ggcttcgtcg acctgacgac 780 cgccgcggcg ccgccaccgg ccatgatgat gacgagctcc ttcaccgaca gcgtcgccac 840 gtcggagtcc ggcgggagcc ccgccaagaa ggcgaggtcc gacgacgtcg actcgtccga 900 gggcagcgtc ggcggcggca gcgacacgct gggtttcacc gacgagctgg agttcgaccc 960 gttcatgctg ttccagctcc cctactccga cggctacgag tccatcgaca gcctcttcgc 1020 cgccggcgac gccaacagcg cgaacaccga catgaacgcc ggcgtcaacc tgtggagctt 1080 cgacgacttc ccaatcgacg gcgccctttt ctga 1114 <210> 2 <211> 334 <212> PRT <213> Oryza sativa <400> 2 Met Cys Gly Gly Ala Ile Leu Ala Glu Phe Ile Pro Ala Pro Ser Arg 1 5 10 15 Ala Ala Ala Ala Thr Lys Arg Val Thr Ala Ser His Leu Trp Pro Ala 20 25 30 Gly Ser Lys Asn Ala Ala Arg Gly Lys Ser Lys Ser Lys Arg Gln Gln 35 40 45 Arg Ser Phe Ala Asp Val Asp Asp Phe Glu Ala Ala Phe Glu Gln Phe 50 55 60 Asp Asp Asp Ser Asp Phe Asp Asp Ala Glu Glu Glu Asp Glu Gly His 65 70 75 80 Phe Val Phe Ala Ser Lys Ser Arg Val Val Ala Gly His Asp Gly Arg 85 90 95 Ala Ala Ala Arg Ala Ala Ser Lys Lys Lys Arg Gly Arg His Phe Arg 100 105 110 Gly Ile Arg Gln Arg Pro Trp Gly Lys Trp Ala Ala Glu Ile Arg Asp 115 120 125 Pro His Lys Gly Thr Arg Val Trp Leu Gly Thr Phe Asn Thr Pro Glu 130 135 140 Glu Ala Ala Arg Ala Tyr Asp Val Glu Ala Arg Arg Leu Arg Gly Ser 145 150 155 160 Lys Ala Lys Val Asn Phe Pro Ala Thr Pro Ala Ala Ala Arg Pro Arg 165 170 175 Arg Gly Asn Thr Arg Ala Thr Ala Val Pro Pro Pro Ala Thr Ala Pro 180 185 190 Ala Ala Ala Pro Pro Arg Gly Leu Lys Arg Glu Phe Ser Pro Pro Ala 195 200 205 Glu Thr Ala Leu Pro Phe Phe Thr Asn Gly Phe Val Asp Leu Thr Thr 210 215 220 Ala Ala Ala Pro Pro Pro Ala Met Met Met Thr Ser Ser Phe Thr Asp 225 230 235 240 Ser Val Ala Thr Ser Glu Ser Gly Gly Ser Pro Ala Lys Lys Ala Arg 245 250 255 Ser Asp Asp Val Asp Ser Ser Glu Gly Ser Val Gly Gly Gly Ser Asp 260 265 270 Thr Leu Gly Phe Thr Asp Glu Leu Glu Phe Asp Pro Phe Met Leu Phe 275 280 285 Gln Leu Pro Tyr Ser Asp Gly Tyr Glu Ser Ile Asp Ser Leu Phe Ala 290 295 300 Ala Gly Asp Ala Asn Ser Ala Asn Thr Asp Met Asn Ala Gly Val Asn 305 310 315 320 Leu Trp Ser Phe Asp Asp Phe Pro Ile Asp Gly Ala Leu Phe 325 330 <210> 3 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsRAF-TGA-R primer <400> 3 tcagaaaagg gcgccgtcga ttg 23 <210> 4 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsRAF-m-F primer <400> 4 aaaggcattc gcaacacaca cttg 24 <210> 5 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsAP2-probe-F1 primer <400> 5 gctacctttc ttcaccaacg gctt 24 <210> 6 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsAP2-probe-R1 primer <400> 6 aagaggctgt cgatggactc gtag 24 <210> 7 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NdeI-OsRAF-Full-F primer <400> 7 cccatatgtg tggaggcgcc atcct 25 <210> 8 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RAF-Full-BamHI-R primer <400> 8 cgggatcccg aaaagggcgc cgtc 24 <210> 9 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsRAF-C1-BamHI-R primer <400> 9 cgggatcccg ctgttggcgt cgcc 24 <210> 10 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsRAF-C2-BamHI-R primer <400> 10 cgggatcccg aaacccagcg tgtcg 25 <210> 11 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsRAF-C3-BamHI-R primer <400> 11 cgggatcccg ctgtcggtga aggagct 27 <210> 12 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NdeI-OsRAF-N1-F primer <400> 12 cccatatgtc cgacgacgtc gactc 25 <210> 13 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsRAF-Full-F1 primer <400> 13 tctagaacaa gaacaaaggc attcgcaaca c 31 <210> 14 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer <400> 14 ctcgagtcag aaaagggcgc cgtct 25 <110> SNU R & DB FOUNDATION <120> Plant with Increased Resistance to Various Stresses Transformed          with OsRAF Gene <130> PN08096 <160> 14 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 1114 <212> DNA <213> Oryza sativa <400> 1 atgtgtggag gcgccatcct cgccgagttc atcccggcgc cgtcgcgcgc cgcggcggcg 60 accaagcggg tgaccgccag 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Glu     130 135 140 Glu Ala Ala Arg Ala Tyr Asp Val Glu Ala Arg Arg Leu Arg Gly Ser 145 150 155 160 Lys Ala Lys Val Asn Phe Pro Ala Thr Pro Ala Ala Ala Arg Pro Arg                 165 170 175 Arg Gly Asn Thr Arg Ala Thr Ala Val Pro Pro Pro Ala Thr Ala Pro             180 185 190 Ala Ala Ala Pro Pro Arg Gly Leu Lys Arg Glu Phe Ser Pro Pro Ala         195 200 205 Glu Thr Ala Leu Pro Phe Phe Thr Asn Gly Phe Val Asp Leu Thr Thr     210 215 220 Ala Ala Ala Pro Pro Pro Ala Met Met Met Thr Ser Ser Phe Thr Asp 225 230 235 240 Ser Val Ala Thr Ser Glu Ser Gly Gly Ser Pro Ala Lys Lys Ala Arg                 245 250 255 Ser Asp Asp Val Asp Ser Ser Glu Gly Ser Val Gly Gly Gly Ser Asp             260 265 270 Thr Leu Gly Phe Thr Asp Glu Leu Glu Phe Asp Pro Phe Met Leu Phe         275 280 285 Gln Leu Pro Tyr Ser Asp Gly Tyr Glu Ser Ile Asp Ser Leu Phe Ala     290 295 300 Ala Gly Asp Ala Asn Ser Ala Asn Thr Asp Met Asn Ala Gly Val Asn 305 310 315 320 Leu Trp Ser Phe Asp Asp Phe Pro Ile Asp Gly Ala Leu Phe                 325 330 <210> 3 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsRAF-TGA-R primer <400> 3 tcagaaaagg gcgccgtcga ttg 23 <210> 4 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsRAF-m-F primer <400> 4 aaaggcattc gcaacacaca cttg 24 <210> 5 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsAP2-probe-F1 primer <400> 5 gctacctttc ttcaccaacg gctt 24 <210> 6 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsAP2-probe-R1 primer <400> 6 aagaggctgt cgatggactc gtag 24 <210> 7 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NdeI-OsRAF-Full-F primer <400> 7 cccatatgtg tggaggcgcc atcct 25 <210> 8 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RAF-Full-BamHI-R primer <400> 8 cgggatcccg aaaagggcgc cgtc 24 <210> 9 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsRAF-C1-BamHI-R primer <400> 9 cgggatcccg ctgttggcgt cgcc 24 <210> 10 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsRAF-C2-BamHI-R primer <400> 10 cgggatcccg aaacccagcg tgtcg 25 <210> 11 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsRAF-C3-BamHI-R primer <400> 11 cgggatcccg ctgtcggtga aggagct 27 <210> 12 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NdeI-OsRAF-N1-F primer <400> 12 cccatatgtc cgacgacgtc gactc 25 <210> 13 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OsRAF-Full-F1 primer <400> 13 tctagaacaa gaacaaaggc attcgcaaca c 31 <210> 14 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Reverse primer <400> 14 ctcgagtcag aaaagggcgc cgtct 25  

Claims (10)

벼(Oryza sativa) 유래의 RAF(root abundant factor) 유전자 OsRAF를 포함하는 재조합 벡터로 형질전환된 스트레스 내성이 증진된 식물체. Plants having enhanced stress resistance transformed with a recombinant vector comprising a root abundant factor (RAF) gene OsRAF derived from rice ( Oryza sativa ). 제1항에 있어서, 상기 스트레스는 ABA(엡시스산), 한발, 세균병, 살리실산(salicylic acid) 또는 메틸자스몬산(methyl jasmonate)인 것을 특징으로 하는 식물체.The plant of claim 1, wherein the stress is ABA (epsis acid), drought, bacterial disease, salicylic acid or methyl jasmonate. 제1항에 따른 식물체의 종자.Seeds of plants according to claim 1. 벼(Oryza sativa) 유래의 RAF(root abundant factor) 유전자 OsRAF를 포함하는 재조합 벡터로 식물 세포를 형질전환하는 단계; 및Transforming plant cells with a recombinant vector comprising a root abundant factor (RAF) gene OsRAF derived from rice ( Oryza sativa ); And 상기 형질전환된 식물 세포로부터 형질전환 식물을 재분화하는 단계를 포함하는 스트레스 내성이 증진된 형질전환 식물체의 제조 방법.Method for producing a transformed plant enhanced stress resistance comprising the step of re-differentiating the transformed plant from the transformed plant cells. 벼(Oryza sativa) 유래의 RAF(root abundant factor) 유전자 OsRAF를 포함하는 재조합 벡터로 식물 세포를 형질 전환시켜 OsRAF 유전자를 과발현하는 단계를 포함하는 식물체의 스트레스 내성을 증진시키는 방법.Rice ( Oryza sativa) by transforming the plant cell with a recombinant vector comprising a RAF (root abundant factor) gene derived from OsRAF OsRAF A method of enhancing stress resistance of a plant comprising overexpressing a gene. 제5항의 방법에 의해 제조된 스트레스 내성이 증진된 식물체.Plants with enhanced stress resistance produced by the method of claim 5. 벼(Oryza sativa) 유래의 RAF(root abundant factor) 유전자 OsRAF를 포함하는 식물체의 스트레스 내성 증진용 조성물.A composition for enhancing stress resistance of a plant comprising a root abundant factor (RAF) gene OsRAF derived from rice ( Oryza sativa ). 제7항에 있어서, 상기 스트레스는 엡시스산 (absciscic acid), 한발, 세균병, 살리실산(salicylic acid) 또는 메틸자스몬산(methyl jasmonate)인 것을 특징으로 하는 조성물.8. The composition according to claim 7, wherein the stress is epsis acid (absciscic acid), drought, bacterial disease, salicylic acid or methyl jasmonate. 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진 벼(Oryza sativa) 유래의 RAF 단백질에 있어서, 산성 영역인 59개 C-말단 아미노산으로 이루어지는 단백질을 포함하는 전사활성 증진용 조성물.A RAF protein derived from rice ( Oryza sativa ) consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, comprising a protein consisting of 59 C-terminal amino acids which are acidic regions. 벼(Oryza sativa) 유래의 RAF(root abundant factor) 유전자 OsRAF를 포함하는 재조합 벡터로 식물 세포를 형질 전환시켜 OsRAF 유전자를 과발현하는 단계를 포함하는 식물체의 생산성을 향상시키는 방법.Rice ( Oryza sativa) by transforming the plant cell with a recombinant vector comprising a RAF (root abundant factor) gene derived from OsRAF OsRAF A method of improving the productivity of a plant comprising overexpressing a gene.
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