KR20130009279A - Method for enhancing drought stress resistance of plant using lea gene - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for improving drought stress resistance of a plant is provided to enable a transgenic plant to grow into a drought resistant race and to stably supply agricultural products. CONSTITUTION: A method for improving drought resistance of a plant comprises a step of overexpressing a protein with an amino acid sequence of sequence number 2 and improving drought resistance. A method for overexpressing the protein comprises: a step of transforming a plant with a recombinant expression vector containing a promoter and a gene encoding the protein or a step of transducing the gene into a plant cell. The gene has a base sequence of sequence number 1. The promoter is inducible RD29A promoter. The plant includes potato, barley, corn, wheat, rye, grass, sugar cane, or onion. The recombinant expression vector is pBINRD29A vector.

Description

LEA 유전자를 이용해 식물의 건조 저항성을 향상시키는 방법{Method for enhancing drought stress resistance of plant using LEA gene} Method for enhancing drought stress resistance of plant using LEA gene}

본 발명은 식물의 건조 저항성을 향상시키는 방법, 건조 저항성이 향상된 식물을 제조하는 방법, 및 이러한 방법으로 제조된 건조 저항성이 향상된 식물에 관한 발명이다.
The present invention relates to a method for improving the dry resistance of a plant, a method for producing a plant having improved dry resistance, and a plant having improved dry resistance produced by such a method.

식물은 이동성이 거의 없으므로 생존과정에 직면하는 여러 종류의 환경 스트레스를 회피하는 능력이 동물에 비해 현저히 떨어지므로, 대부분의 식물은 저온, 염, 및 건조와 같은 스트레스에 스스로 내성을 발휘할 수 있는 다양한 방어기작을 가진다. 최근 식물의 스트레스에 대한 반응이나 방어기작에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 식물의 스트레스와 관련된 많은 유전자들이 탐색되고 그 기능이 밝혀지고 있다. 이러한 연구를 통해 밝혀진, 식물 스트레스에 대한 내성을 가진 유전자는 궁극적으로 식물이나 작물에 미치는 환경 스트레스에 저항성을 부여하는데 유용한 유전자원으로 활용될 수 있다.
Since plants are very mobile, their ability to avoid the many types of environmental stresses that face their survival process is significantly lower than that of animals, so most plants have a variety of defenses that are self-resistant to stresses such as low temperature, salt, and drying. Have a small Recently, research on the response to the stress or defense mechanism of the plant is being actively conducted, many genes related to the stress of the plant have been searched and its function is revealed. Genes that are resistant to plant stress, as found in these studies, can ultimately be used as a useful gene source for imparting resistance to environmental stresses on plants and crops.

이에 발명이 해결하고자 하는 과제는, 건조 저항성 유전자를 이용하여 식물의 건조 저항성을 향상시키는 방법, 이러한 유전자를 이용하여 건조 저항성이 향상된 식물을 제조하는 방법, 및 이러한 방법으로 제조된 건조 저항성이 향상된 형질전환 식물을 제공하는 데에 있다.
Accordingly, the problem to be solved by the present invention is a method of improving the dry resistance of a plant using a dry resistance gene, a method of producing a plant having improved dry resistance using such a gene, and a trait improved by drying resistance produced by the method. It is to provide a conversion plant.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열을 갖는 단백질의 세포내 수준(level)을 증가시켜 식물의 건조 저항성을 향상시키는 방법, 보다 바람직하게 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열을 갖는 단백질을 과발현시켜 식물의 건조 저항성을 향상시키는 방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention is a method of improving the dry resistance of plants by increasing the intracellular level of the protein having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, more preferably the amino acid represented by SEQ ID NO: 2 Provided is a method of overexpressing a protein having a sequence to enhance the drying resistance of the plant.

또한, 본 발명은 프로모터에 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열을 갖는 단백질을 암호화하는 유전자를 연결한 재조합 발현 벡터를 식물에 형질전환시키는 것을 특징으로 하는 건조 저항성 식물 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a dry resistant plant, characterized in that the plant is transformed into a recombinant expression vector in which a gene encoding a protein having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is linked to a promoter.

또한, 본 발명은 프로모터에 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열을 갖는 단백질을 암호화하는 유전자를 연결한 재조합 발현 벡터, 및 이러한 재조합 발현 벡터로 형질전환하여 건조 저항성이 향상된 형질전환체를 제공한다.
The present invention also provides a recombinant expression vector linking a gene encoding a protein having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 to a promoter, and a transformant having improved dry resistance by transformation with the recombinant expression vector.

이하. 본 발명을 상세히 설명한다.
Below. The present invention will be described in detail.

상기 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열을 갖는 단백질(이하, LEA 단백질도 동일한 의미로 칭한다)에는 이의 기능적 동등물이 포함된다. 상기 "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 아미노산 서열을 갖는 단백질과 실질적으로 동질의 생리활성을 나타내는 단백질을 말한다. "실질적으로 동질의 생리활성"이란 식물체 내에서 건조에 대한 저항성을 증진시키는 활성을 의미한다. 상기 아미노산의 치환은 바람직하게는 보존적 치환이다. 야생형에 존재하는 아미노산의 보존적 치환의 예는 다음과 같다; 지방족 아미노산(Gly, Ala, Pro), 소수성 아미노산(Ile, Leu, Val), 방향족 아미노산(Phe, Tyr, Trp), 산성 아미노산 (Asp, Glu), 염기성 아미노산 (His, Lys, Arg, Gln, Asn) 및 황함유 아미노산 (Cys, Met). 아미노산의 결실은 바람직하게는 LEA 단백질의 생리활성에 직접 관여하지 않는 부분에 위치한다. 또한 상기 기능적 동등물의 범위에는 LEA 단백질의 기본 골격 및 이의 생리활성을 유지하면서 단백질의 일부 화학 구조가 변형된 단백질 유도체도 포함된다. 예를 들어, 본 발명의 단백질의 안정성, 저장성, 휘발성 또는 용해도 등을 변경시키기 위한 구조변경 및 생리활성을 유지하면서 GFP와 같은 다른 단백질과 융합으로 만들어진 융합 단백질 등이 이에 포함된다. 또한, 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열을 갖는 단백질의 단편(fragment)으로서 야생형의 LEA 단백질과 실질적으로 대등한 생리활성을 갖는 폴리펩타이드는 야생형 LEA 단백질의 기능적 동등물의 또 다른 바람직한 그룹을 형성한다. 상기 "단편"은 단백질의 일부에 해당하는 아미노산 서열로서, 본 발명의 범위 내에 속하는 공통의 기원 요소, 구조 및 작용 메카니즘을 가진 것을 말하며 야생형에 존재하는 것이거나, 프로테이즈를 사용하여 절단한 것이거나 화학적으로 절단된 것이 모두 포함된다. Proteins having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (hereinafter, also referred to as LEA protein) include functional equivalents thereof. The term "functional equivalent" is at least 70%, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and still 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. Preferably, it refers to a protein having a sequence homology of 95% or more, and having a substantially homogeneous physiological activity with a protein having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. "Substantially homogeneous physiological activity" means activity that enhances resistance to drying in plants. Substitution of the amino acid is preferably a conservative substitution. Examples of conservative substitutions of amino acids present in the wild type are as follows; (Gly, Ala, Pro), hydrophobic amino acids (Ile, Leu, Val), aromatic amino acids (Phe, Tyr, Trp), acidic amino acids (Asp, Glu), basic amino acids (His, Lys, Arg, Gln, Asn ) And sulfur-containing amino acids (Cys, Met). Deletion of amino acids is preferably located at portions not directly involved in the bioactivity of the LEA protein. The functional equivalent range also includes protein derivatives in which some chemical structures of the protein are modified while maintaining the basic backbone of the LEA protein and its physiological activity. For example, fusion proteins made by fusion with other proteins, such as GFP, while maintaining structural alterations and physiological activities to alter the stability, shelf life, volatility or solubility of the proteins of the present invention. In addition, polypeptides having a physiological activity substantially equivalent to that of the wild type LEA protein as fragments of the protein having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 form another preferred group of functional equivalents of the wild type LEA protein. The "fragment" is an amino acid sequence corresponding to a part of a protein, and has a common origin element, structure, and mechanism of action within the scope of the present invention, and exists in the wild type, or is cleaved using a protease. Or chemically cleaved.

상기 LEA 단백질을 암호화하는 유전자의 염기 서열은 gDNA, cDNA 및 RNA를 모두 포함할 수 있다. 상기 염기 서열은 야생형 단백질과 그의 기능적 동등물을 암호화하는 염기 서열 및 이들 서열과 고긴축 조건 (high stringent condition) 하에서 하이브리드화하는 서열들을 모두 포함한다. 고긴축 조건은 공지된 문헌(Molecular Cloning, Cold Spring Harbor, New York, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989)에 기재된 바와 같다. 바람직하게, 본 발명에 따른 LEA 단백질을 암호화하는 유전자는 서열번호 1로 표시되는 염기 서열 및 이의 서열 변이체가 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 서열 변이체는 서열번호 1로 표시되는 염기 서열과 70% 이상, 더욱 바람직하게는 80% 이상, 더 더욱 바람직하게는 90% 이상, 가장 바람직하게는 95% 이상의 서열 상동성을 가지는 염기 서열이 포함될 수 있다.
The base sequence of the gene encoding the LEA protein may include all gDNA, cDNA and RNA. The base sequence includes both base sequences encoding wild type proteins and their functional equivalents and sequences that hybridize with these sequences under high stringent conditions. High-tension conditions are as described in known literature (Molecular Cloning, Cold Spring Harbor, New York, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989). Preferably, the LEA according to the present invention The gene encoding the protein may include the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 and sequence variants thereof. Specifically, the sequence variant is a base having at least 70%, more preferably at least 80%, even more preferably at least 90%, most preferably at least 95% homology with the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 Sequences may be included.

본 발명에서의 용어, "상동성"이란 야생형(wild type) 단백질의 아미노산 서열 또는 이를 암호화하는 염기 서열과의 유사한 정도를 나타내기 위한 것으로서, 본 발명의 아미노산 서열 또는 염기 서열과 상기와 같은 퍼센트 이상의 동일한 서열을 가지는 서열을 포함한다. 이러한 상동성의 비교는 육안으로나 구입이 용이한 비교 프로그램을 이용하여 수행할 수 있다. 시판되는 컴퓨터 프로그램은 2개 이상의 서열 간의 상동성을 백분율(%)로 계산할 수 있으며, 상동성(%)은 인접한 서열에 대해 계산될 수 있다.
As used herein, the term “homology” is intended to indicate a degree of similarity to the amino acid sequence of a wild type protein or a nucleotide sequence encoding the same, and the amino acid sequence or nucleotide sequence of the present invention and the percentage or more as described above. Include sequences with identical sequences. This homology comparison can be performed by using a comparison program that is easy to see with the naked eye. Commercially available computer programs can calculate the percent homology between two or more sequences, and the percent homology can be calculated for adjacent sequences.

상기 "세포 내 수준"이란 세포 내에 존재하는 양을 말하는 것으로, 이는 당업자에게 공지된 여러 방법으로 조절될 수 있다. 예를 들면, 세포 내 수준은 전사 단계에서의 조절 또는 전사 후 단계에서의 조절을 통해 조절될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 전사 단계에서의 조절은 당업자에게 공지된 유전자의 발현을 증진시키기 위한 방법, 예를 들면, 프로모터에 목적 유전자 또는 이의 변이체를 연결한 재조합 발현 벡터를 제조하여 상기 유전자의 발현을 증진시키는 방법 또는 목적 유전자 또는 이의 변이체의 주변에 상기 유전자의 발현이 증진되도록 하는 발현조절서열을 삽입하는 방법 등에 의해 수행될 수 있다. 전사 후 단계에서의 조절은 당업자에게 공지된 단백질 발현을 증진시키기 위한 방법, 예를 들면, 목적 유전자 또는 이의 변이체를 주형으로 전사된 mRNA의 안정성을 증진하는 방법, 목적 단백질의 안정성을 증진하는 방법 또는 단백질의 활성을 증진하는 방법에 의해 수행될 수 있다. The "intracellular level" refers to the amount present in a cell, which can be controlled by various methods known to those skilled in the art. For example, intracellular levels can be regulated through, but not limited to, regulation at the transcriptional stage or at the post-transcriptional stage. Modulation at the transcriptional stage is a method for enhancing the expression of a gene known to those skilled in the art, for example, a method for enhancing the expression of the gene by preparing a recombinant expression vector linking a target gene or a variant thereof to a promoter or the target gene. Or a method of inserting an expression control sequence such that the expression of the gene is enhanced around the variant thereof. Modulation at the post-transcriptional stage is a method for enhancing protein expression known to those of skill in the art, for example, to enhance the stability of mRNA transcribed into a target gene or variant thereof, to enhance the stability of the target protein, or It can be carried out by a method for enhancing the activity of the protein.

바람직하게, 본 발명에서 서열번호 2의 단백질 또는 이에 대한 기능적 동등물의 세포내 수준 증가는 상기 단백질을 암호화하는 유전자의 발현을 증가시키는 방법에 의해 수행될 수 있다. 이러한 증가를 위해서 당업자에게 공지된 방법을 사용할 수 있으나, 예를 들면, 프로모터에 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열을 갖는 단백질 또는 이의 기능적 동등물을 암호화하는 유전자를 연결한 재조합 발현벡터를 제조하여 이를 형질전환함으로써 발현을 증진시킬 수 있다.
Preferably, in the present invention, the increase in the intracellular level of the protein of SEQ ID NO: 2 or a functional equivalent thereof may be performed by a method of increasing the expression of the gene encoding the protein. For this increase, a method known to those skilled in the art can be used. For example, a recombinant expression vector is prepared by linking a gene having a amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 to a promoter or a gene encoding a functional equivalent thereof. By transformation, expression can be enhanced.

본 발명에서의 용어, "재조합"은 세포가 이종의 핵산을 복제하거나, 상기 핵산을 발현하거나 또는 펩티드, 이종의 펩티드 또는 이종의 핵산에 의해 코딩된 단백질을 발현하는 세포를 지칭하는 것이다. 재조합 세포는 상기 세포의 야생형 형태에서는 발견되지 않는 유전자 또는 유전자 절편을, 센스 또는 안티센스 형태 중 하나로 발현할 수 있다. 또한 재조합 세포는 야생형 상태의 세포에서 발견되는 유전자를 발현할 수 있으나, 상기 유전자는 변형된 것으로써 인위적인 수단에 의해 세포 내 재도입된 것이다. 본 발명에서의 용어, "벡터"는 세포 내로 전달하는 DNA 단편(들), 핵산 분자를 지칭할 때 사용된다. 벡터는 DNA를 복제시키고, 숙주세포에서 독립적으로 재생산될 수 있다. 본 발명에서의 용어, "재조합 발현 벡터"는 목적한 암호화 서열과, 특정 숙주 생물에서 작동가능하게 연결된 암호화 서열을 발현하는데 필수적인 적정 염기 서열을 포함하는 재조합 DNA 분자를 의미한다. 아울러, 전사를 조절하기 위한 임의의 오퍼레이터 서열, 적합한 mRNA 리보좀 결합 부위를 암호화하는 서열 및 전사 및 해독의 종결을 조절하는 서열을 추가로 포함할 수 있다. 상기 재조합 벡터는 바람직하게는 재조합 식물 발현 벡터이다. 식물 발현 벡터의 바람직한 예는 아그로박테리움 투머파시엔스와 같은 적당한 숙주에 존재할 때 그 자체의 일부, 소위 T-영역을 식물 세포로 전이시킬 수 있는 Ti-플라스미드 벡터이다. 다른 유형의 Ti-플라스미드 벡터(EP 116,718 B1호 참조)는 현재 식물 세포, 또는 잡종 DNA를 식물의 게놈 내에 적당하게 삽입시키는 새로운 식물이 생산될 수 있는 원형질체로 잡종 DNA 서열을 전이시키는데 이용되고 있다. Ti-플라스미드 벡터의 바람직한 형태는 소위 바이너리(binary) 벡터이다. 본 발명에 따른 DNA를 식물 숙주에 도입시키는데 이용될 수 있는 다른 적합한 벡터는 이중 가닥 식물 바이러스(예를 들면, CaMV) 및 단일 가닥 바이러스, 게미니 바이러스 등으로부터 유래될 수 있는 것과 같은 바이러스 벡터, 예를 들면 비완전성 식물 바이러스 벡터로부터 선택될 수 있다. 그러한 벡터의 사용은 특히 식물 숙주를 적당하게 형질전환 하는 것이 어려울 때 유리할 수 있다. 적합한 재조합 발현 벡터는 프로모터, 오퍼레이터, 개시코돈, 종결코돈, 폴리아데닐화 시그널 및 인핸서(촉진유전자) 같은 발현 조절 서열 외에도 막 표적화 또는 분비를 위한 시그널 서열 또는 리더 서열을 포함하며 목적에 따라 다양하게 제조될 수 있다. 또한 재조합 발현 벡터는 벡터를 함유하는 숙주 세포를 선택하기 위한 선택 마커를 포함하고, 복제 가능한 재조합 발현 벡터인 경우 복제 기원을 포함한다. 상기 선택 마커는 통상적으로 화학적인 방법으로 선택될 수 있는 특성을 갖는 염기 서열로, 형질전환된 세포를 비형질전환 세포와 구별할 수 있는 모든 유전자가 이에 해당된다. 예컨대, 글리포세이트(glyphosate) 또는 포스피노트리신(phosphinotricin)과 같은 제초제 저항성 유전자, 카나마이신, G418, 블레오마이신(Bleomycin), 하이그로마이신(hygromycin), 클로람페니콜(chloramphenicol)과 같은 항생제 내성 유전자가 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. As used herein, the term “recombinant” refers to a cell in which a cell replicates a heterologous nucleic acid, expresses the nucleic acid, or expresses a protein encoded by a peptide, a heterologous peptide, or a heterologous nucleic acid. Recombinant cells can express genes or gene fragments that are not found in the wild-type form of the cell in either the sense or antisense form. Recombinant cells can also express genes found in wild-type cells, but the genes are modified and reintroduced into cells by artificial means. The term "vector" in the present invention is used when referring to DNA fragment (s), nucleic acid molecules that are delivered into a cell. The vector replicates the DNA and can be independently regenerated in the host cell. As used herein, the term “recombinant expression vector” refers to a recombinant DNA molecule comprising a coding sequence of interest and a suitable base sequence necessary for expressing the coding sequence operably linked in a particular host organism. In addition, it may further comprise any operator sequence for regulating transcription, a sequence encoding a suitable mRNA ribosomal binding site, and a sequence regulating termination of transcription and translation. The recombinant vector is preferably a recombinant plant expression vector. Preferred examples of plant expression vectors are Ti-plasmid vectors which, when present in a suitable host such as Agrobacterium tumerfaciens, can transfer part of themselves, the so-called T-region, into plant cells. Another type of Ti-plasmid vector (see EP 116,718 B1) is currently used to transfer hybrid DNA sequences to protoplasts from which plant cells or new plants can be produced which properly insert hybrid DNA into the genome of the plant. Preferred forms of Ti-plasmid vectors are so-called binary vectors. Other suitable vectors that can be used to introduce the DNA according to the invention into the plant host include viral vectors such as those that can be derived from double-stranded plant viruses (e. G., CaMV) and single- For example, from non -complete plant virus vectors. The use of such vectors can be advantageous, especially when it is difficult to properly transform a plant host. Suitable recombinant expression vectors include signal sequences or leader sequences for membrane targeting or secretion in addition to expression control sequences such as promoters, operators, initiation codons, termination codons, polyadenylation signals, and enhancers (promoter), and are prepared as desired. Can be. The recombinant expression vector also includes a selection marker for selecting a host cell containing the vector and, in the case of a replicable recombinant expression vector, a replication origin. The selection marker is a nucleotide sequence having properties that can be selected by a conventional chemical method, which corresponds to all genes that can distinguish the transformed cells from non-transformed cells. For example, there are herbicide resistance genes such as glyphosate or phosphinotricin, antibiotic resistance genes such as kanamycin, G418, bleomycin, hygromycin, chloramphenicol It is not limited to this.

본 발명에 따른 재조합 발현 벡터에서, 프로모터는 예컨대 CaMV 35S, 액틴, 유비퀴틴, pEMU, MAS 또는 히스톤 프로모터일 수 있고, 이에 제한되지 않는다. 본 발명에서의 용어, "프로모터"는 정한 숙주 세포에서 작동 가능하게 연결된 핵산 서열의 발현을 조절하는 유전체(genome)을 의미하며, 작동 가능하게 연결된다(operably linked)는 것은 하나의 핵산 단편이 다른 핵산 단편과 결합되어 그의 기능 또는 발현이 다른 핵산 단편에 의해 영향을 받는 것을 말한다. 아울러, 전사를 조절하기 위한 임의의 오퍼레이터 서열, 적합한 mRNA 리보좀 결합 부위를 암호화하는 서열 및 전사 및 해독의 종결을 조절하는 서열을 추가로 포함할 수 있다. "식물 프로모터"는 식물 세포에서 전사를 개시할 수 있는 프로모터이다. 상기 프로모터로는 모든 시간대에 상시적으로 목적 유전자의 발현을 유도하는 프로모터(constitutive promoter) 또는 특정한 위치, 시기, 조건에 목적 유전자의 발현을 유도하는 유도성 프로모터(inducible promoter)를 사용할 수 있으며, 그 예로는 RD29A 프로모터, SV40 프로모터, CMV 프로모터, CAG 프로모터(Hitoshi Niwa et al., Gene, 108:193-199, 1991; Monahan et al., Gene Therapy, 7:24-30, 2000), CaMV 35S 프로모터(Odell et al., Nature 313:810-812, 1985), Rsyn7 프로모터(미국특허출원 제08/991,601호), 라이스 액틴(rice actin) 프로모터(McElroy et al., Plant Cell, 2:163-171, 1990), 유비퀴틴 프로모터(Christensen et al., Plant Mol.Biol. 12:619-632, 1989), ALS 프로모터(미국 특허출원 제08/409,297) 등이 있다. 이외에도 미국특허 제 5,608,149; 제5,608,144호 제5,604,121호 제5,569,597호 제5,466,785호, 제5,399,680호 제5,268,463호 및 제5,608,142호 등에 개시된 프로모터들을 모두 사용할 수 있다. 바람직하게, 환경 스트레스 유도성 프로모터, 더 더욱 바람직하게 건조 스트레스 유도성 프로모터를 사용할 수 있으며, 예컨대 RD29A 프로모터를 사용할 수 있다. 터미네이터는, 통상의 터미네이터를 사용할 수 있으며, 그 예로는 노팔린 신타아제(NOS), 감자 α-아밀라아제 RAmy1 A 터미네이터, 파세올린(phaseoline) 터미네이터, 아그로박테리움 투메파시엔스(아그로박테리움tumefaciens)의 옥토파인(Octopine) 유전자의 터미네이터 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 터미네이터 영역이 식물 세포에서의 전사의 확실성 및 효율을 증가시키는 것으로 공지되어 있다. In the recombinant expression vector according to the present invention, the promoter may be, for example, but not limited to, CaMV 35S, actin, ubiquitin, pEMU, MAS or histone promoter. As used herein, the term "promoter" refers to a genome that regulates the expression of a nucleic acid sequence operably linked in a given host cell, in which one nucleic acid fragment is operably linked to another. Refers to a nucleic acid fragment that is affected by its function or expression by another nucleic acid fragment. In addition, it may further comprise any operator sequence for regulating transcription, a sequence encoding a suitable mRNA ribosomal binding site, and a sequence regulating termination of transcription and translation. A "plant promoter" is a promoter capable of initiating transcription in plant cells. The promoter may be a promoter (constitutive promoter) to induce the expression of the target gene at all times at all times or an inducible promoter (inducible promoter) to induce the expression of the target gene at a specific position, time, and conditions, Examples include RD29A promoter, SV40 promoter, CMV promoter, CAG promoter (Hitoshi Niwa et al., Gene, 108: 193-199, 1991; Monahan et al., Gene Therapy, 7: 24-30, 2000), CaMV 35S promoter (Odell et al., Nature 313: 810-812, 1985), Rsyn7 promoter (US patent application Ser. No. 08 / 991,601), rice actin promoter (McElroy et al., Plant Cell, 2: 163-171 , 1990), ubiquitin promoters (Christensen et al., Plant Mol. Biol. 12: 619-632, 1989), ALS promoters (US Patent Application No. 08 / 409,297), and the like. In addition, U.S. Patent Nos. 5,608,149; The promoters disclosed in 5,608,144 5,604,121 5,569,597 5,466,785, 5,399,680 5,268,463, 5,608,142, and the like can all be used. Preferably, an environmental stress inducible promoter, more preferably a dry stress inducible promoter, may be used, such as the RD29A promoter. The terminator can use a conventional terminator, and examples thereof include nopalin synthase (NOS), potato α-amylase RAmy1 A terminator, phaseoline terminator, Agrobacterium tumefaciens (Agrobacterium tumefaciens) There are terminators of octopine genes, but the present invention is not limited thereto. Terminator regions are known to increase the certainty and efficiency of transcription in plant cells.

바람직하게, 본 발명이 제공하는 재조합 발현 벡터는 프로모터의 하류에 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열을 갖는 단백질을 암호화하는 유전자 또는 서열번호 1로 표시되는 염기 서열을 갖는 유전자를 작동 가능하게 연결한 것이고, 더욱 바람직하게 서열번호 1로 표시되는 염기 서열을 갖는 유전자를 연결한 것이며, 또는 바람직하게 상기 프로모터는 유도성 RD29A 프로모터이다. Preferably, the recombinant expression vector provided by the present invention is operably linked to a gene encoding a protein having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or a gene having a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 downstream of a promoter. , More preferably, a gene having a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1, or preferably, the promoter is an inducible RD29A promoter.

가장 바람직하게, 본 발명이 제공하는 재조합 발현 벡터는 도 2에 도시된 pBINRD29A 벡터이다.
Most preferably, the recombinant expression vector provided by the present invention is the pBINRD29A vector shown in FIG. 2.

본 발명은 상기 재조합 발현 벡터로 형질전환된 건조 저항성이 향상된 형질전환체를 제공한다. The present invention provides a transformant having improved dry resistance transformed with the recombinant expression vector.

본 발명에서의 형질전환은 당업자에게 공지된 다양한 형질전환기술에 의해 수행될 수 있다. 바람직하게는 미세사출법(microprojectile bombardment), 입자 총 충격법 (particle gun bombardment), 실리콘 탄화물 위스커(Silicon carbide whiskers), 초음파 처리(sonication), 일렉트로포레이션(electroporation), PEG-매개 융합법(PEG-mediated fusion), 미세주입법(microinjection), 리포좀 매개법(liposome-mediated method), 인-플란타 형질전환법(In planta transformation), 진공 침윤법(Vacuum infiltration method), 화아침지법(floral meristem dipping method), 아그로박테리아 분사법(Agrobacteria spraying method)를 이용할 수 있다.Transformation in the present invention can be carried out by a variety of transformation techniques known to those skilled in the art. Preferably microprojectile bombardment, particle gun bombardment, silicon carbide whiskers, sonication, electroporation, PEG-mediated fusion (PEG) mediated fusion, microinjection, liposome-mediated method, In planta transformation, Vacuum infiltration method, floral meristem dipping method), Agrobacteria spraying method (Agrobacteria spraying method) can be used.

또한, 형질전환체는 대장균(Escherichia coli), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 스트렙토마이세스(Streptomyces), 슈도모나스(Pseudomonas), 프로테우스 미라빌리스(Proteus mirabilis), 스타필로코쿠스(Staphylococcus) 및 아그로박테리움 투메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens)가 가능하나 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, transformants include Escherichia coli, Bacillus subtilis, Streptomyces, Pseudomonas, Proteus mirabilis, Staphylococcus and Agrobacterium tumefaciens is possible, but is not limited to this.

또한, 상기 형질전환체는 식물 또는 식물세포일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 식물이란 전체 식물(whole plant), 식물의 일부분, 캘러스, 식물 조직, 식물 세포 및 식물 종자를 모두 포함한다. 상기 식물은 감자, 보리, 옥수수, 밀, 호밀, 잔디, 사탕수수, 오차드그래스, 옥수수, 및 양파 등의 식물일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 재조합 발현 벡터는 아그로박테리움 투메파시엔스에 형질전환되었으며, 감자에 접종하여 형질전환체를 제작하였다. In addition, the transformant may be a plant or a plant cell, but is not limited thereto. Plants include whole plants, parts of plants, callus, plant tissues, plant cells and plant seeds. The plant may be a plant such as potato, barley, corn, wheat, rye, grass, sugar cane, orchardgrass, corn, and onion. In one embodiment of the present invention, the recombinant expression vector was transformed into Agrobacterium tumefaciens, and inoculated to potato to prepare a transformant.

본 발명자들은 서열번호 1로 표시되는 염기 서열을 가지는 LEA 유전자를 포함하는 재조합 발현 벡터를 제조하여 이를 감자에 형질전환시켜 LEA의 세포내 발현 수준을 증가시켰다. 그리고 LEA의 과발현 형질전환체의 특성을 조사한 결과, LEA 유전자를 과발현시킴으로써 식물체가 건조 스트레스에 대해 저항성을 가질 수 있음을 확인하였다(도 5 참고).
The present inventors prepared a recombinant expression vector comprising a LEA gene having a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 and transformed it into potatoes to increase the level of intracellular LEA expression. As a result of investigating the characteristics of the overexpressing transformant of LEA, it was confirmed that the plant can be resistant to dry stress by overexpressing the LEA gene (see FIG. 5).

본 발명에 따른 건조 스트레스에 대한 저항성 유전자로 형질전환된 식물체는 건조 저항성 품종으로 육성 가능하며, 이로부터 지구 온난화 등 갑작스런 기후 변화에도 생산성에 영향을 받지 않고 안정적인 농산물 공급이 가능하다.
Plants transformed with genes resistant to dry stress according to the present invention can be grown as dry resistant varieties, from which it is possible to supply stable agricultural products without being affected by productivity even under sudden climate change such as global warming.

도 1은 스트레스 처리에 따른 LEA 유전자 발현 양상을 나타낸 것이다.
도 2는 감자 형질전환용 pBINRD29A 벡터를 도시한 것이다.
도 3은 StLEA 유전자가 삽입된 StLEA 유전자 과발현 형질전환체를 도시한 것이다.
도 4는 LEA 유전자 형질전환체의 RT-PCR에 의한 LEA 유전자 발현 양상을 분석한 것이다.
도 5는 LEA 유전자가 삽입된 감자 형질전환체의 건조 저항성을 보여주는 것이다.
Figure 1 shows the LEA gene expression according to the stress treatment.
Figure 2 shows the pBINRD29A vector for potato transformation.
Figure 3 shows a StLEA gene overexpressing transformant with the StLEA gene inserted.
Figure 4 is an analysis of the expression of the LEA gene by RT-PCR of the LEA gene transformant.
Figure 5 shows the drying resistance of the potato transformant inserted LEA gene.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예 및 비교예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 이들만으로 한정하는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred examples and comparative examples are presented to aid in understanding the present invention. However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto.

실시예 1-1. 감자 유래 StLEA 유전자의 염기서열 분석Example 1-1. Sequence analysis of potato-derived StLEA gene

실시예 1-1. StLEA 유전자 클로닝Example 1-1. StLEA Gene Cloning

감자(Solanum tuberosum)의 잎에서 total RNA를 추출하고 Sprint RT Complete-OligodT (Clontech)를 이용하여 first-strand cDNA를 합성하였다. Total RNA was extracted from the leaves of potato ( Solanum tuberosum) and first-strand cDNA was synthesized using Sprint RT Complete-OligodT (Clontech).

RT-PCR에 의해 LEA 유전자를 증폭하기 위해, sense primer LEA-S : 5'-ATGGCTCGTTTTTTCTCTAACTCT-3' (서열번호 3)와 antisense primer LEA-AS: 5'-TCAGTTGCTTCCAGATCTGTTCTTC-3' (서열번호 4)를 합성하여 rTaq polymerase(Takara사)와 함께 PCR 반응액에 넣고 Applied Biosystem 9700기를 이용하여 유전자를 증폭하였다. RT-PCR을 위해, 95℃에서 10 분간 변성한 후 94℃ 1분, 56℃ 1분, 72℃ 2분을 25회 반복한 후 다시 확장 반응을 위하여 72℃에서 10 분간 처리하였다. PCR 반응이 끝난 후 증폭된 유전자를 1% agarose에 전기영동 한 후 LEA 유전자로 추정되는 밴드를 agarose gel에서 잘라내어 QIAquick gel extraction kit를 이용하여 정제한 후 클로닝에 이용하였다.
To amplify the LEA gene by RT-PCR, sense primer LEA-S: 5'-ATGGCTCGTTTTTTCTCTAACTCT-3 '(SEQ ID NO: 3) and antisense primer LEA-AS: 5'-TCAGTTGCTTCCAGATCTGTTCTTC-3' (SEQ ID NO: 4) Synthesis was carried out in a PCR reaction solution with rTaq polymerase (Takara) and amplified gene using Applied Biosystem 9700. For RT-PCR, after 10 minutes of denaturation at 95 ° C. for 1 minute, 56 ° C. for 1 minute, and 72 ° C. for 2 minutes, the mixture was treated at 72 ° C. for 10 minutes for expansion. After the PCR reaction, the amplified gene was electrophoresed in 1% agarose, and the band estimated as the LEA gene was cut out from the agarose gel, purified using a QIAquick gel extraction kit, and used for cloning.

실시예 1-2. Topo 2.1 vector에 클로닝Example 1-2. Cloning to Topo 2.1 vector

실시예 1-1에서 수득한 유전자를 Topo 2.1 vector(Invitrogen 사, TOPO TA Cloning kit)에 클로닝하고 X-gal이 첨가된 LB배지에 plating하여 얻어진 화이트 콜로니를 선발하여 콜로니 PCR을 실시하였다. 그 결과 밴드가 확인된 콜로니의 플라스미드를 추출하여 염기서열 분석에 이용하였다.
Clonal PCR was performed by cloning the gene obtained in Example 1-1 into a Topo 2.1 vector (Invitrogen, TOPO TA Cloning kit) and plating white colonies obtained by plating onto X-gal-added LB medium. As a result, the plasmid of the colonies where the band was confirmed was extracted and used for sequencing.

실시예 1-3. 염기서열 분석에 의한 StLEA 유전자 확인Example 1-3. StLEA gene identification by sequencing

ABI 3700 sequencer를 이용하여 염기서열 분석한 후, NCBI의 BLAST 검색에 의해 StLEA 유전자임을 확인하였다.
After sequencing using the ABI 3700 sequencer, it was confirmed that the StLEA gene by BLAST search of NCBI.

실시예 2. LEA 유전자의 발현 특성을 분석하기 위하여 스트레스 처리 후 RT-PCR에 의한 발현 양상 분석Example 2 Analysis of Expression Pattern by RT-PCR after Stress Treatment in order to Analyze Expression Characteristics of LEA Gene

MS(Murashige & Skoog)배지 처리 및 0.1mM ABA, 저온(4℃), 염(250mM NaCl), 건조(20% PEG) 스트레스 조건하에서, 30 min, 3 hrs, 12hrs, 24hrs, 48hrs, 5-day 동안 스트레스를 지속한 경우의 LEA 유전자의 발현 양상을 확인하였다. RT-PCR 반응은 실시예 1에서와 동일한 조건 하에서 수행되었다. MS (Murashige & Skoog) medium and under 0.1mM ABA, low temperature (4 ° C), salt (250mM NaCl), dry (20% PEG) stress conditions, 30 min, 3 hrs, 12hrs, 24hrs, 48hrs, 5-day The expression of the LEA gene in the case of sustained stress was confirmed. RT-PCR reaction was performed under the same conditions as in Example 1.

그 결과, 건조 스트레스 조건 하에서(도 1의 5번 레인), PEG 처리후 12시간 까지는 발현량이 점차 증가하다가 48시간 째 약간 발현양이 감소하였지만 5일째 다시 발현량을 유지함을 확인하였다. 이러한 결과를 통해, 본 발명자들은 LEA 유전자가 건조 스트레스에 대해 저항성을 가짐을 알 수 있었다.
As a result, under dry stress conditions (lane 5 in FIG. 1), the expression level gradually increased up to 12 hours after PEG treatment, but the expression amount decreased slightly at 48 hours, but the expression level was maintained again at 5 days. Through these results, the inventors have found that the LEA gene has resistance to dry stress.

실시예 3. 건조 저항성 LEA 유전자 형질전환체 제작Example 3. Construction of Dry Resistance LEA Gene Transformant

실시예Example 3-1.  3-1. LEALEA 유전자의 형질전환용 벡터 제작 Production of vector for transformation of gene

pBIN121의 상용 벡터에 애기장대에서 분리된 RD29A 프로모터를 삽입한 pBINRD29A 벡터에 감자에서 분리된 LEA 유전자를 연결하여 Binary vector를 완성하였다 (도 2).
Binary vector was completed by connecting the LEA gene isolated from potato to the pBINRD29A vector in which the RD29A promoter isolated from Arabidopsis was inserted into the commercial vector of pBIN121 (FIG. 2).

실시예Example 3-2. 아그로박테리움( 3-2. Agrobacterium AgrobacteriumAgrobacterium ) 형질전환) Transformation

LEA 유전자가 삽입된 binary vector를 아그로박테리움 (LBA4404)에 형질전환하기 위하여 freeze와 thaw를 2-3번 반복한 후, 37℃의 heat shock방법에 의해 형질전환(transformation)한 후 밤새도록 YEP 배지(Yeast 10g, NaCl 5g, peptone 10g, Agar 15g /1L)에 두었다가 콜로니를 확인하였다. 콜로니 PCR에 의해 형질전환이 확인된 콜로니는 감자에 형질전환하기 위하여 AB 배지(AB buffer(K2HPO4 60g, NaH2PO4 20g/1L), AB Salts(NH4Cl 60g, MgSO4ㆍ7H2O 6g, KCl 3g, CaCl2ㆍ2H2O 0.265g, FeSO4.7H2O 50mg/1L), Glucose 5g/1L)에서 배양하였다.
To transform the binary vector with the LEA gene into Agrobacterium (LBA4404), repeat the freeze and thaw 2-3 times, and then transformed by heat shock method at 37 ° C overnight, then YEP medium (Yeast 10g, NaCl 5g, peptone 10g, Agar 15g / 1L) and confirmed the colony. Colonies confirmed to be transformed by colony PCR are AB medium (AB buffer (K 2 HPO 4 60g, NaH 2 PO 4 20g / 1L), AB Salts (NH 4 Cl 60g, MgSO 4 ㆍ 7H) in order to transform into potatoes 2 O 6g, and cultured at 3g KCl, CaCl 2 and 2H 2 O 0.265g, FeSO 4 .7H 2 O 50mg / 1L), Glucose 5g / 1L).

실시예Example 3-3. 아그로박테리움을 이용한 감자 형질전환 3-3. Potato Transformation with Agrobacterium

감자 형질전환체를 얻기 위하여 2일간 MS 배지에서 배양하고 있던 감자 절간과 YEP 배지에서 배양한 아그로박테리움 형질전환된 유전자들을 함께 MS 액체배지에서 30분간 배양한 후 cefotaxime과 Kanamycine이 첨가된 MS 고체배지에 옮겨 7일간 배양하였다. 다시 캘러스 유도 배지에 옮겨 7일간 배양한 후 1/5 Kanamycine이 첨가된 새로운 MS 배지에서 7일간 배양하였다. 슈팅(shooting) 유도를 위해 2주마다 새로운 배지에 옮겨 2번 반복하여 옮긴 후 슈팅(shooting) 후 발근이 되면 계대배양하여 StLEA 유전자가 삽입된 StLEA 유전자 과발현 형질전환체를 확보하였다.
In order to obtain potato transformants, the potato slices grown in MS medium for 2 days and the Agrobacterium transformed genes grown in YEP medium were incubated together in MS liquid medium for 30 minutes, followed by MS solid medium containing cefotaxime and Kanamycine. Transferred to and incubated for 7 days. It was transferred to callus induction medium and cultured for 7 days, and then cultured in fresh MS medium to which 1/5 Kanamycine was added for 7 days. To induce shooting, transfer to a new medium every two weeks, repeated two times, and after shooting (shooting) when the rooting was subcultured to secure the StLEA gene overexpressing transformant inserted StLEA gene.

실시예Example 4.  4. LEALEA 유전자 과발현 형질전환체의 건조 저항성 확인 Confirmation of Dry Resistance of Gene Overexpressing Transformants

LEA 유전자 과발현 형질전환체임을 확인하기 위해, RT-PCR에 의해 형질전환체의 LEA 유전자 삽입 여부를 확인하였다(도 4). In order to confirm that the LEA gene is an overexpressing transformant, the presence or absence of the LEA gene of the transformant was confirmed by RT-PCR (FIG. 4).

LEA 유전자의 과발현 형질전환체임이 확인된 약 7 Line에 건조 스트레스를 처리한 후에 LEA 유전자 과발현 형질전환체가 건조 저항성을 가지는지 확인하였다. 보다 구체적으로, 22℃ 배양실에서 3주간 계대 배양하고 3-5일간 순화시킨 후 온실에서 3주간 다시 재배하여 약 20cm 정도 키운 후 실험하였는바, 약 25℃ 정도의 온실에서 원예용 화분에 충분히 물을 주어 약 300-350g이 되도록 무게를 맞추고 건조시키기 시작하여 화분 무게가 약 150g 정도(약 건조 처리 3주 후임)에서 시든 정도를 확인하여 저항성을 확인하였다. After dry stress was applied to about 7 lines which were confirmed to be an overexpressing transformant of the LEA gene, it was confirmed whether the LEA gene overexpressing transformant had dry resistance. More specifically, after three weeks of subculture in a 22 ℃ culture room and purified for 3-5 days, and then re-cultivated in a greenhouse for 3 weeks to grow about 20 cm and experimented, enough water to horticulture pots in a greenhouse of about 25 ℃ Given the weight of about 300-350g and began to dry, the pot weight weighed about 150g (about 3 weeks after the drying process) to check the degree of withering to confirm the resistance.

그 결과, 스트레스 저항성이 강한 것으로 알려진 식용 감자 ‘수미’와 ‘벡터(pBINRD29A)가 삽입된 감자’는 3주 건조 처리 후 시들었지만 LEA 유전자가 삽입된 형질전환체는 생존함으로써 건조 저항성을 나타냈다 (도 5 좌측). 또한, 3주 건조 처리 후 다시 물을 공급한 결과 ‘수미’와 ‘벡터(pBINRD29A)가 삽입된 형질전환체’는 생존하지 못하는 반면 LEA 유전자가 삽입된 형질전환체는 다시 생존함을 확인할 수 있었다(도 5 우측).As a result, the edible potato 'Sumi' and 'vector (pBINRD29A) -inserted potato, which are known to be highly resistant to stress, withered after three weeks of drying, but the transformant with the LEA gene survived and showed dry resistance (Fig. 5 left). In addition, when water was supplied again after 3 weeks of drying treatment, the transformants containing the Sumi and the vector (pBINRD29A) inserted did not survive, whereas the transformants containing the LEA gene survived again. (Figure 5 right).

<110> Rural development administration <120> Method for enhancing drought stress resistance of plant using LEA gene <130> P11-088 <160> 4 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 297 <212> DNA <213> solanum tuberosum <400> 1 atggctcgtt ttttctctaa ctctaagatt ctctctgctt tcgtctccga ctccgtttct 60 gcttttctta gcaggcgtgg atatgcggcg gcatcacaag gtgcagtctc cggtgtagcg 120 aaaggaggag tgccaaggag caacgtgatg atgcaaaaaa gtggagagga atccgtgaag 180 acttcatggg tgccagatcc agttaccggt tactacaggc cggaaggaca agcaaatgag 240 attgacgctg ctgaactccg gaagatgctg ttgaagaaca gatctggaag caactga 297 <210> 2 <211> 98 <212> PRT <213> solanum tuberosum <400> 2 Met Ala Arg Phe Phe Ser Asn Ser Lys Ile Leu Ser Ala Phe Val Ser 1 5 10 15 Asp Ser Val Ser Ala Phe Leu Ser Arg Arg Gly Tyr Ala Ala Ala Ser 20 25 30 Gln Gly Ala Val Ser Gly Val Ala Lys Gly Gly Val Pro Arg Ser Asn 35 40 45 Val Met Met Gln Lys Ser Gly Glu Glu Ser Val Lys Thr Ser Trp Val 50 55 60 Pro Asp Pro Val Thr Gly Tyr Tyr Arg Pro Glu Gly Gln Ala Asn Glu 65 70 75 80 Ile Asp Ala Ala Glu Leu Arg Lys Met Leu Leu Lys Asn Arg Ser Gly 85 90 95 Ser Asn <210> 3 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer LEA-S <400> 3 atggctcgtt ttttctctaa ctc 23 <210> 4 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer LEA-AS <400> 4 tcagttgctt ccagatctgt tcttc 25 <110> Rural development administration <120> Method for enhancing drought stress resistance of plant using LEA          gene <130> P11-088 <160> 4 <170> Kopatentin 1.71 <210> 1 <211> 297 <212> DNA <213> solanum tuberosum <400> 1 atggctcgtt ttttctctaa ctctaagatt ctctctgctt tcgtctccga ctccgtttct 60 gcttttctta gcaggcgtgg atatgcggcg gcatcacaag gtgcagtctc cggtgtagcg 120 aaaggaggag tgccaaggag caacgtgatg atgcaaaaaa gtggagagga atccgtgaag 180 acttcatggg tgccagatcc agttaccggt tactacaggc cggaaggaca agcaaatgag 240 attgacgctg ctgaactccg gaagatgctg ttgaagaaca gatctggaag caactga 297 <210> 2 <211> 98 <212> PRT <213> solanum tuberosum <400> 2 Met Ala Arg Phe Phe Ser Asn Ser Lys Ile Leu Ser Ala Phe Val Ser   1 5 10 15 Asp Ser Val Ser Ala Phe Leu Ser Arg Arg Gly Tyr Ala Ala Ala Ser              20 25 30 Gln Gly Ala Val Ser Gly Val Ala Lys Gly Gly Val Pro Arg Ser Asn          35 40 45 Val Met Met Gln Lys Ser Gly Glu Glu Ser Val Lys Thr Ser Trp Val      50 55 60 Pro Asp Pro Val Thr Gly Tyr Tyr Arg Pro Glu Gly Gln Ala Asn Glu  65 70 75 80 Ile Asp Ala Ala Glu Leu Arg Lys Met Leu Leu Lys Asn Arg Ser Gly                  85 90 95 Ser Asn         <210> 3 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense primer LEA-S <400> 3 atggctcgtt ttttctctaa ctc 23 <210> 4 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense primer LEA-AS <400> 4 tcagttgctt ccagatctgt tcttc 25

Claims (10)

서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열을 갖는 단백질의 세포내 수준(level)을 증가시켜 식물의 건조 저항성을 향상시키는 방법.A method of improving the dry resistance of a plant by increasing the intracellular level of a protein having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. 제1항에 있어서, 상기 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열을 갖는 단백질을 과발현시켜 식물의 건조 저항성을 향상시키는 것에 특징이 있는 방법.The method of claim 1, wherein the protein having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is overexpressed to improve the drying resistance of the plant. 제2항에 있어서, 상기 단백질을 과발현시키는 방법은 프로모터에 상기 단백질을 암호화하는 유전자를 연결한 재조합 발현 벡터를 식물에 형질전환하거나, 또는 상기 단백질을 암호화하는 유전자를 식물세포에 도입하는 방법에 의하는 것에 특징이 있는 방법.The method of claim 2, wherein the protein is overexpressed by a method of transforming a plant with a recombinant expression vector linking a gene encoding the protein to a promoter, or introducing a gene encoding the protein into a plant cell. How is characterized by the thing. 제1항에 있어서, 상기 단백질을 암호화하는 유전자는 서열번호 1로 표시되는 염기 서열을 갖는 것에 특징이 있는 방법.The method of claim 1, wherein the gene encoding the protein has a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1. 제3항에 있어서, 상기 프로모터는 유도성 RD29A 프로모터인 것에 특징이 있는 방법.4. The method of claim 3, wherein the promoter is an inducible RD29A promoter. 제1항에 있어서, 상기 식물은 감자, 보리, 옥수수, 밀, 호밀, 잔디, 사탕수수, 오차드그래스, 옥수수, 또는 양파인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the plant is potato, barley, corn, wheat, rye, grass, sugar cane, orchardgrass, corn, or onion. 프로모터에 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열을 갖는 단백질을 암호화하는 유전자를 연결한 재조합 발현 벡터를 식물에 형질전환시키는 것을 특징으로 하는 건조 저항성 식물 제조방법.A method for producing a dry resistant plant, characterized by transforming a plant into a recombinant expression vector in which a promoter is linked to a gene encoding a protein having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. 프로모터에 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열을 갖는 단백질을 암호화하는 유전자를 연결한 재조합 발현 벡터.A recombinant expression vector linking a gene encoding a protein having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 to a promoter. 제8항에 있어서, 상기 재조합 발현 벡터는 도 2에 도시된 pBINRD29A 벡터인 것을 특징으로 하는 재조합 발현 벡터.The recombinant expression vector of claim 8, wherein the recombinant expression vector is a pBINRD29A vector shown in FIG. 2. 제8항의 재조합 발현 벡터로 형질전환하여 건조 저항성이 향상된 형질전환체.A transformant having improved dry resistance by transforming with the recombinant expression vector of claim 8.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019123315A1 (en) * 2017-12-19 2019-06-27 University Of Pretoria Transgenic plants with enhanced resistance to abiotic stress conditions
CN110004158A (en) * 2019-04-30 2019-07-12 四川农业大学 A kind of moso bamboo gene PeLEA14 and its application
CN114438104A (en) * 2022-03-21 2022-05-06 重庆大学 SlGRAS9 gene for regulating sugar content of tomato fruits and application of SlGRAS9 gene in cultivation of tomatoes with high sugar content
CN114645056A (en) * 2022-02-23 2022-06-21 内蒙古农业大学 Caragana korshinskii drought-tolerant gene Chr8.225 and application thereof in preparation of drought-tolerant transgenic plants
CN117683787A (en) * 2023-12-13 2024-03-12 四川农业大学 FaLEA167 gene related to strawberry fruit ripening and application thereof

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019123315A1 (en) * 2017-12-19 2019-06-27 University Of Pretoria Transgenic plants with enhanced resistance to abiotic stress conditions
CN110004158A (en) * 2019-04-30 2019-07-12 四川农业大学 A kind of moso bamboo gene PeLEA14 and its application
CN114645056A (en) * 2022-02-23 2022-06-21 内蒙古农业大学 Caragana korshinskii drought-tolerant gene Chr8.225 and application thereof in preparation of drought-tolerant transgenic plants
CN114645056B (en) * 2022-02-23 2024-05-21 内蒙古农业大学 Caragana microphylla drought-tolerant gene Chr8.225 and application thereof in preparation of drought-tolerant transgenic plants
CN114438104A (en) * 2022-03-21 2022-05-06 重庆大学 SlGRAS9 gene for regulating sugar content of tomato fruits and application of SlGRAS9 gene in cultivation of tomatoes with high sugar content
CN114438104B (en) * 2022-03-21 2023-06-20 重庆大学 SlGRAS9 gene for regulating and controlling sugar content of tomato fruits and application of SlGRAS9 gene in cultivation of tomatoes with high sugar content
CN117683787A (en) * 2023-12-13 2024-03-12 四川农业大学 FaLEA167 gene related to strawberry fruit ripening and application thereof

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