KR20160118936A - IbHPPD gene from sweetpotato controlling environmental stress tolerance of plant and uses thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a sweet potato-derived ibHPPD gene for controlling the environmental stress tolerance of a plant body, and to uses thereof. The gene can be efficiently used for developing biofuel crops and a transformed plant body having the tolerance to environmental stress suitable for a region under unfavorable conditions.

Description

식물체의 환경 스트레스 내성을 조절하는 고구마 유래의 IbHPPD 유전자 및 이의 용도{IbHPPD gene from sweetpotato controlling environmental stress tolerance of plant and uses thereof}IbHPPD genes derived from sweet potatoes that regulate environmental stress tolerance of plants and their uses {IbHPPD gene from sweetpotato controlling environmental stress tolerance of plant and uses thereof}

본 발명은 식물체의 환경 스트레스 내성을 조절하는 고구마 유래의 IbHPPD 유전자 및 이의 용도에 관한 것이다. The present invention relates to a IbHPPD gene derived from a sweet potato regulating environmental stress tolerance of a plant and its use.

고구마(Ipomoea batatas)는 비교적 척박한 땅에도 재배가 가능하고 전 세계 100여 개의 나라에서 재배되고 있으며, 밀, 벼, 옥수수, 감자, 보리 및 카사바에 이어 세계 7번째 주요작물로서 매년 135백만 톤 이상 생산되는 대표적인 뿌리작물이다. 고구마 잎과 잎자루는 비타민 B와 C, 토코페롤(tocopherol), 칼슘, 철 등 보통의 곡물에 없는 성분을 함유하고 있으며 다양한 폴리페놀을 가지고 있으므로, 채소로서의 이용가치가 높고 고구마 저장뿌리에 풍부한 탄수화물은 좋은 에너지 공급원이 된다. Sweet potatoes ( Ipomoea batatas are cultivated in relatively unfavorable lands and cultivated in more than 100 countries around the world and are the world's seventh major crop after wheat, rice, maize, potato, barley and cassava, representing more than 135 million tons per year It is a root crop. Sweet potato leaf and petiole contain ingredients that are not found in normal grains such as vitamin B and C, tocopherol, calcium, and iron, and have a variety of polyphenols. Therefore, they have a high value as a vegetable and a rich carbohydrate in sweet potato storage roots. It becomes an energy source.

식물은 유전자의 발현 조절 및 세포 내 대사 물질들을 변화시킴으로써 염, 건조 및 병충해를 포함한 여러 환경 스트레스 조건에 대응한다. 다양한 환경 스트레스에 식물이 노출되었을 때, 생체 내 산소가 전자와 반응하면서 초과산화물 음이온 라디칼(O2 -, Superoxide anion radical), 과산화수소(H2O2 , Hydrogen peroxide), 수산화 라디칼(OH, Hydroxyl radical) 등의 반응성이 높은 독성의 활성산소종(ROS, reactive oxygen species)으로 변한다. ROS에 의해 세포가 받는 산화스트레스(oxidative stress)는 고온, 저온, 건조, 고광도, 자외선 그리고 메틸비올로젠(MV, methyl viologen)과 같은 ROS 생성 제초제 등으로 인해 발생한다. 이러한 산화스트레스에 대응하기 위하여 식물은 항산화효소나 저분자 항산화물질과 같은 강력한 항산화방어 시스템으로 발달되어 있다. Plants respond to a variety of environmental stress conditions, including salt, dryness and pestilence, by modulating gene expression and intracellular metabolites. As the plant is exposed to various environmental stresses, in vivo oxygen is in excess and the reaction with the e-oxide anion radicals (O 2 -, Superoxide anion radical ), hydrogen peroxide (H 2 O 2, Hydrogen peroxide ), hydroxyl radical (OH, Hydroxyl radical ) And reactive oxygen species (ROS, reactive oxygen species). Oxidative stress caused by ROS is caused by high temperature, low temperature, dryness, high light, ultraviolet rays, and ROS-producing herbicides such as methyl viologen (MV). To cope with such oxidative stress, plants have been developed as powerful antioxidant defense systems such as antioxidant enzymes or low molecular weight antioxidants.

그 중 토코페롤은 엽록체에서 합성되는 소수성 저분자 항산화물질 중 하나이다. 이 물질은 일중항 산소(singlet oxygen)로부터 식물을 보호하며 지질 과산화를 막음으로써 광계와 막 지질을 보호한다. 또한, 토코페롤은 종자가 발아하는 동안 지질 과산화를 막고, 과도한 금속이온, 저온 등의 스트레스에 내성을 보인다.Among them, tocopherol is one of the hydrophobic low molecular weight antioxidants synthesized in chloroplasts. It protects plants from singlet oxygen and protects the photosynthetic and membrane lipids by blocking lipid peroxidation. In addition, tocopherol inhibits lipid peroxidation during germination of seeds, and is resistant to stresses such as excessive metal ions and low temperatures.

한편, IbHPPD(Ipomoea batatas 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase)은 토코페롤 생합성 경로에 관여하는 단백질이다. 시킴산 경로(Shikimic acid pathway)를 거쳐 형성된 티로신(tyrosine) 또는 코리스메이트(chorismate)는 하이드록시페닐피루베이트(HPP, p-hydroxyphenylpyruvate)로 전환되고 이는 HPPD 효소에 의해 산화되어 호모겐티스산(HGA, homogentisic acid)이 되는데 HGA는 식물에서 토코페롤 생합성에서 가장 중요한 기질로서 작용하고 HPPD 유전자 발현도 조절하는 것으로 알려져 있다. Meanwhile, IbHPPD ( Ipomoea batatas 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase) is a protein involved in the pathway of tocopherol biosynthesis. Tyrosine or chorismate, which is formed via the Shikimic acid pathway, is converted to HPP (p-hydroxyphenylpyruvate), which is oxidized by the HPPD enzyme to produce homogentisic acid (HGA , homogentisic acid). It is known that HGA acts as the most important substrate in tocopherol biosynthesis in plants and regulates HPPD gene expression.

고구마 세균성 줄기뿌리썩음병 병원균(Pectobacterium chrysanthemi)은 상처를 통해 감염되며 고구마 줄기와 잎자루 및 저장뿌리 전반에 걸쳐 흑색이나 갈색 병징이 나타나며 분지가 시들다가 최후에는 식물 전체가 빈약해져 죽거나 고구마 저장뿌리가 썩어 경제적 손실이 큰 병으로 세계적으로 문제가 되고 있는 식물병이다. 그러나 아직까지 고구마에서는 저항성 품종이 없고 뚜렷한 방제방법이 없다. Bacterial Staphylococcus aureus ( Pectobacterium) chrysanthemi ) is infected through wounds, and black or brown symptoms appear throughout the stalks, petioles and storage roots of the sweet potatoes, and the whole plant becomes weaker at the end of the branching, and the sweet potato storage root rotates. Is a plant disease that is becoming. However, there are no resistant varieties in sweet potatoes yet and there is no clear control method.

한국등록특허 제1261277호에 '고구마 뿌리 유래의 IbLEA14 유전자 및 이의 용도'에 대해 개시되어 있고, 한국등록특허 제0930593호에 '고구마 뿌리 유래의 swDREB1 단백질 및 이를 코딩하는 유전자'에 대해 개시되어 있으나, 본 발명에서와 같이 식물체의 환경 스트레스 내성을 조절하는 고구마 유래의 IbHPPD 유전자 및 이의 용도에 관해서는 밝혀진 바가 없다. Korean Patent No. 1261277 discloses ' IbLEA14 gene derived from sweet potato root and its use', Korean Patent No. 0930593 discloses 'swDREB1 protein derived from sweet potato root and gene encoding it' As in the present invention, IbHPPD derived from sweet potato controlling environmental stress tolerance of plants The gene and its use have not been disclosed.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명에서는 IbHPPD 유전자의 발현이 조절된 식물체를 이용하여, IbHPPD 유전자가 식물체의 환경 스트레스 내성 조절에 관여한다는 것을 확인하였다. 특히, IbHPPD 유전자가 건조 및 산화 스트레스뿐만 아니라 병원균 감염과 같은 환경 스트레스 조건하에 특히, 잎에서 강하게 발현되는 것을 확인하였다. 따라서, 상기 유전자를 이용하여 식물체의 환경 스트레스 내성이 조절된 식물체 및 이의 종자를 생산할 수 있는 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.The present invention is derived by the request as described above, in the present invention by using the plant with the expression of IbHPPD gene regulation, it was confirmed that IbHPPD gene is involved in environmental stress tolerance of a plant control. In particular, it has been found that the IbHPPD gene is strongly expressed in leaves, especially under environmental stress conditions such as dry and oxidative stress as well as pathogenic infection. Thus, the present invention has been accomplished by confirming that the plant can produce plants and / or seeds whose environmental stress tolerance is regulated using the genes.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진, 환경 스트레스 내성을 조절하는 IbHPPD(Ipomoea batatas 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase) 단백질을 제공한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for producing a protein having an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, which comprises IbHPPD ( Ipomoea batatas 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase) protein.

또한, 본 발명은 상기 단백질을 코딩하는 유전자를 제공한다.The present invention also provides a gene encoding the protein.

또한, 본 발명은 상기 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 제공한다.The present invention also provides a recombinant vector comprising the gene.

또한, 본 발명은 상기 재조합 벡터로 형질전환된 숙주세포를 제공한다.The present invention also provides a host cell transformed with the recombinant vector.

또한, 본 발명은 상기 재조합 벡터로 식물세포를 형질전환시켜 IbHPPD 유전자의 발현을 조절하는 단계를 포함하는 식물체의 환경 스트레스 내성을 조절하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for regulating environmental stress tolerance of a plant comprising transforming a plant cell with the recombinant vector and regulating the expression of the IbHPPD gene.

또한, 본 발명은 상기 재조합 벡터로 식물세포를 형질전환하는 단계를 포함하는 환경 스트레스 내성이 조절된 형질전환 식물체의 제조 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing a transgenic plant having a controlled environmental stress tolerance, which comprises transforming a plant cell with the recombinant vector.

또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 환경 스트레스 내성이 조절된 형질전환 식물체 및 이의 종자를 제공한다.In addition, the present invention provides transgenic plants and seeds thereof which are prepared by the above method and whose environmental stress tolerance is regulated.

또한, 본 발명은 고구마 유래의 IbHPPD 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 함유하는 식물체의 환경 스트레스 내성 조절용 조성물을 제공한다. The present invention also provides a composition for controlling environmental stress tolerance of a plant containing a gene coding for IbHPPD protein derived from sweet potato as an active ingredient.

본 발명은 식물체의 환경 스트레스 내성을 조절하는 고구마 유래의 IbHPPD 유전자 및 이의 용도에 관한 것으로, 본 발명에 따른 고구마 유래의 IbHPPD 유전자는 건조, 산화 및 병원균 감염과 같은 환경 스트레스 조건하에 특히, 잎에서 강하게 발현이 유도되기 때문에, 이를 이용하면 조건 불리 지역에 적합한 환경 스트레스에 내성을 갖는 형질전환 식물체 및 바이오 연료 작물을 개발하는데 유용하게 활용될 수 있을 것이다. The present invention relates to a potato-derived to control the environmental stress tolerance of a plant IbHPPD gene and use thereof, IbHPPD gene of potato origin according to the invention is especially under environmental stress conditions, such as drying, oxidizing and pathogen infection, strong in leaf As a result, it can be useful for the development of transgenic plants and biofuel crops resistant to environmental stress suitable for the conditional disadvantages.

도 1은 본 발명에 따른 고구마 유래 IbHPPD 유전자의 염기서열 및 이로부터 추론한 아미노산 서열을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 고구마 유래 IbHPPD 유전자의 추론된 단백질의 도메인을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 고구마 유래 IbHPPD 유전자의 추론된 단백질의 아미노산 서열 및 여러 식물(상추, 유채, 애기장대, 망고 및 옥수수)의 HPPD 유전자 아미노산 서열을 비교한 도면이다. IbHPPD는 고구마 유래의 유전자; LsHPPD는 상추 유래의 유전자; BnHPPD는 유채 유래의 유전자; AtHPPD는 애기장대 유래의 유전자; MiHPPD는 망고 유래의 유전자; ZmHPPD는 옥수수 유래의 유전자.
도 4는 본 발명에 따른 고구마 유래 IbHPPD 유전자의 추론된 단백질의 아미노산 서열 및 여러 식물(상추, 유채, 애기장대, 망고 및 옥수수)의 HPPD 유전자 사이의 유연관계를 나타낸 도면이다. IbHPPD는 고구마 유래의 유전자; LsHPPD는 상추 유래의 유전자; BnHPPD는 유채 유래의 유전자; AtHPPD는 애기장대 유래의 유전자; MiHPPD는 망고 유래의 유전자; ZmHPPD는 옥수수 유래의 유전자.
도 5는 본 발명에 따른 IbHPPD 유전자에 대한 고구마의 조직별 발현 양상을 Realtime PCR로 분석한 그래프이다. L은 잎(leaf), S는 줄기(stem), FR은 실뿌리(fibrous root), TR은 굵은 뿌리(thick pigmented root), SR은 저장 뿌리(storage root).
도 6은 고구마 잎에 30% PEG(polyethylene glycol 6000)을 처리하여 0, 2, 4, 6 및 12시간 후, IbHPPD 유전자의 발현 양상을 Realtime PCR로 분석한 그래프이다.
도 7은 고구마 잎에 400mM의 과산화수소(H2O2)을 처리하여 0, 2, 4, 6 및 12시간 후, IbHPPD 유전자의 발현 양상을 Realtime PCR로 분석한 그래프이다.
도 8은 고구마 잎에 고구마 세균성 줄기뿌리썩음병 병원균(Pectobacterium chrysanthemi)을 처리하여 0, 3, 6 및 12시간 후, IbHPPD 유전자의 발현 양상을 Realtime PCR로 분석한 그래프이다.
도 9는 아그로박테리움 매개 IbHPPD 유전자를 접종시킨 담배 식물체의 잎(A)에서 IbHPPD 유전자의 발현 양상 및 토코페롤 함량을 나타낸 그래프(B)이다.
도 10은 애기장대 비형질전환체(WT) 및 IbHPPD 유전자를 과발현시킨 애기장대 형질전환체에 산화 스트레스를 처리하였을 때의 식물체 사진(A) 및 생존율을 나타낸 그래프(B)이다.
FIG. 1 is a diagram showing the nucleotide sequence of the sweet potato-derived IbHPPD gene according to the present invention and the deduced amino acid sequence thereof.
FIG. 2 is a diagram showing the domain of the deduced protein of the sweet potato-derived IbHPPD gene according to the present invention.
Figure 3 is the amino acid sequence of HPPD and other plants (lettuce, rapeseed, Arabidopsis thaliana, mango and corn) of the deduced protein of potato-derived IbHPPD gene according to the invention And comparing the gene amino acid sequences. IbHPPD is a gene derived from sweet potato; LsHPPD is a gene derived from lettuce; BnHPPD is a gene derived from rapeseed; AtHPPD is a gene derived from Arabidopsis; MiHPPD is a gene derived from mangoes; ZmHPPD is a maize-derived gene.
Figure 4 is a view showing a flexible relationship between the HPPD gene of the amino acid sequence and various plants (lettuce, rapeseed, Arabidopsis thaliana, mango and corn) of the deduced protein of potato-derived IbHPPD gene according to the invention. IbHPPD is a gene derived from sweet potato; LsHPPD is a gene derived from lettuce; BnHPPD is a gene derived from rapeseed; AtHPPD is a gene derived from Arabidopsis; MiHPPD is a gene derived from mangoes; ZmHPPD is a maize-derived gene.
FIG. 5 is a graph showing real-time PCR analysis of expression patterns of sweet potatoes in tissues of the IbHPPD gene according to the present invention. L is a leaf, S is a stem, FR is a fibrous root, TR is a thick pigmented root, and SR is a storage root.
FIG. 6 is a graph showing real-time PCR analysis of expression patterns of IbHPPD gene at 0, 2, 4, 6 and 12 hours after 30% PEG (polyethylene glycol 6000) treatment on sweet potato leaves.
FIG. 7 is a graph showing real-time PCR analysis of the expression pattern of the IbHPPD gene at 0, 2, 4, 6 and 12 hours after treatment with 400 mM of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) on sweet potato leaves.
FIG. 8 is a graph showing real-time PCR analysis of expression patterns of IbHPPD gene at 0, 3, 6 and 12 hours after treatment of sweet potato stem rot root rot disease pathogen ( Pectobacterium chrysanthemi ).
FIG. 9 is a graph (B) showing the expression pattern of IbHPPD gene and the content of tocopherol in leaves (A) of a tobacco plant inoculated with the Agrobacterium-mediated IbHPPD gene.
FIG. 10 is a photograph (A) and a graph (B) showing the survival rate of the Arabidopsis transformants (WT) and the Arabidopsis transformants overexpressing the IbHPPD gene treated with oxidative stress.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진, 환경 스트레스 내성을 조절하는 IbHPPD(Ipomoea batatas 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase) 단백질을 제공한다.In order to accomplish the object of the present invention, the present invention provides a method for producing a protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, IbHPPD ( Ipomoea batatas 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase) protein.

본 발명에 따른 IbHPPD 단백질의 범위는 고구마로부터 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 식물의 환경 스트레스에 대한 내성을 증진시키는 활성을 의미한다.The range of the IbHPPD protein according to the present invention includes a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 isolated from sweet potato and a functional equivalent of the protein. Is at least 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 90% or more, more preferably 90% or more, Quot; refers to a protein having a homology of at least 95% with a physiological activity substantially equivalent to that of the protein represented by SEQ ID NO: 2. "Substantially homogenous physiological activity" means an activity promoting tolerance of the plant to environmental stress.

본 발명은 또한 IbHPPD 단백질의 단편, 유도체 및 유사체(analogues)를 포함한다. 본원에 사용된, 용어 "단편", "유도체" 및 "유사체"는 본 발명의 IbHPPD 폴리펩티드와 실질적으로 같은 생물학적 기능 또는 활성을 보유하는 폴리펩티드를 말한다. 본 발명의 단편, 유도체 및 유사체는 (i) 하나 이상의 보존적(conservative) 또는 비보존적 아미노산 잔기(바람직하게는 보존적 아미노산 잔기)가 치환된 폴리펩티드(상기 치환된 아미노산 잔기는 유전암호에 의해 암호화될 수도, 되지 않을 수도 있다) 또는 (ii) 하나 이상의 아미노산 잔기에서 치환기(들)를 가지는 폴리펩티드, 또는 (iii) 또 다른 화합물(폴리펩티드의 반감기를 연장할 수 있는 화합물, 예를 들면 폴리에틸렌 글리콜)과 결합된 성숙 폴리펩티드로부터 유래된 폴리펩티드, 또는 (iv) 부가적인 아미노산 서열(예를 들면, 선도 서열, 분비 서열, 상기 폴리펩티드를 정제하는데 사용된 서열, 프로테이노젠(proteinogen) 서열 또는 융합 단백질)과 결합된 상기 폴리펩티드로부터 유래된 폴리펩티드일 수 있다. 본원에 정의된 상기 단편, 유도체 및 유사체는 당업자에 잘 알려져 있다.The invention also includes fragments, derivatives and analogues of the IbHPPD protein. As used herein, the terms "fragment," " derivative, "and" analogue "refer to polypeptides having substantially the same biological function or activity as the IbHPPD polypeptides of the present invention. The fragments, derivatives, and analogs of the present invention may be used in conjunction with (i) polypeptides in which one or more conservative or non-conservative amino acid residues (preferably conservative amino acid residues) are substituted (the substituted amino acid residues are encoded Or (ii) a polypeptide having substituent (s) at one or more amino acid residues, or (iii) another compound (a compound capable of extending the half-life of the polypeptide, such as polyethylene glycol) (Iv) an additional amino acid sequence (e. G., A leader sequence, a secretory sequence, a sequence used to purify the polypeptide, a proteinogen sequence or a fusion protein) and a polypeptide derived from the mature polypeptide Or a polypeptide derived from said polypeptide. Such fragments, derivatives and analogs as defined herein are well known to those skilled in the art.

또한, 본 발명은 상기 IbHPPD 단백질을 코딩하는 유전자를 제공한다. 본 발명의 유전자는 IbHPPD 단백질을 코딩하는 DNA 또는 RNA 일 수 있다. DNA는 cDNA, 게놈 DNA 또는 인위적인 합성 DNA를 포함한다. DNA는 단일 가닥 또는 이중 가닥일 수 있다. DNA는 코딩(coding) 가닥 또는 넌코딩(noncoding) 가닥일 수 있다.The present invention also provides a gene encoding the IbHPPD protein. The gene of the present invention may be DNA or RNA encoding the IbHPPD protein. DNA includes cDNA, genomic DNA, or artificial synthetic DNA. The DNA may be single stranded or double stranded. The DNA may be a coding strand or a noncoding strand.

바람직하게는, 본 발명의 유전자는 서열번호 1로 표시되는 염기서열을 포함할 수 있다.Preferably, the gene of the present invention may include the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1.

서열번호 2로 표시되는 성숙(mature) 폴리펩티드를 암호화하는 폴리뉴클레오티드는 오직 성숙 폴리펩티드만을 암호화하는 코딩 서열; 성숙 폴리펩티드 및 다양한 부가적인 코딩 서열을 암호화하는 서열; 성숙 폴리펩티드(및 임의의 부가적인 코딩 서열) 및 넌코딩 서열을 암호화하는 서열을 포함한다. A polynucleotide encoding the mature polypeptide of SEQ ID NO: 2 encodes only a mature polypeptide; Sequences encoding mature polypeptides and various additional coding sequences; Mature polypeptides (and any additional coding sequences) and sequences coding for noncoding sequences.

용어 "폴리펩티드를 암호화하는 폴리뉴클레오티드"는 폴리펩티드를 암호화하는 폴리뉴클레오티드, 또는 부가적인 코딩 및/또는 넌코딩 서열을 더 포함하는 폴리뉴클레오티드를 말한다. The term "polynucleotide encoding a polypeptide" refers to a polynucleotide encoding a polypeptide, or a polynucleotide further comprising additional coding and / or noncoding sequences.

또한, 본 발명은 본원에 기재된 것과 동일한 아미노산 서열, 또는 이의 단편, 유사체, 및 유도체를 포함하는 폴리펩티드를 암호화하는 상기 폴리뉴클레오티드의 변이체에 관한 것이다. 폴리뉴클레오티드 변이체는 자연적으로 발생하는 대립유전자 변이체 또는 비자연적으로 발생하는 변이체일 수 있다. 상기 뉴클레오티드 변이체는 치환 변이체, 결실 변이체, 및 삽입 변이체를 포함한다. 당업계에 공지된 바와 같이, 대립유전자 변이체는 폴리뉴클레오티드의 대안(alternative)이며, 이는 하나 이상의 치환, 결실 또는 삽입된 뉴클레오티드를 포함할 수 있으며, 변이체에 의해 암호화된 폴리펩티드에서 실질적인 기능 변화를 초래하지는 않는다. The invention also relates to variants of said polynucleotides encoding polypeptides comprising the same amino acid sequences as described herein, or fragments, analogs, and derivatives thereof. Polynucleotide variants can be naturally occurring allelic variants or non-naturally occurring variants. The nucleotide mutant includes a substitution mutant, a deletion mutant, and an insertion mutant. As is known in the art, an allelic variant is an alternative to a polynucleotide, which may comprise one or more substituted, deleted or inserted nucleotides and which does not result in a substantial functional change in the polypeptide encoded by the variant Do not.

또한, 본 발명은 상기 기재된 서열번호 1의 염기서열 및 상기 기재된 서열번호 1의 염기서열과 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 70%, 더욱 바람직하게는 적어도 80%의 동일성을 가지는 서열과 혼성화하는 폴리뉴클레오티드에 관한 것이다. 본 발명은 특히, 스트린전트 조건하에 본원에 기재된 폴리뉴클레오티드에 혼성화하는 폴리뉴클레오티드에 관한 것이다. 본 발명에서, "스트린전트 조건"은 (1) 0.2 × SSC, 0.1% SDS, 60℃와 같은 더 낮은 이온강도 및 더 높은 온도하에서의 혼성화 및 세척; 또는 (2) 50%(v/v) 포름아미드, 0.1% 소혈청/0.1% Ficoll 및 42℃ 등과 같은 변성제의 존재하에 혼성화; 또는 (3) 적어도 80%, 바람직하게는 적어도 90%, 더욱 바람직하게는 95% 이상의 동일성을 가지는 단지 2개의 서열 사이에서 발생하는 혼성화를 말한다. 게다가, 혼성화가 가능한 폴리뉴클레오티드에 의해 암호화된 폴리펩티드의 생물학적 기능 및 활성은 서열번호 2 표시되는 성숙 폴리펩티드의 생물학적 기능 및 활성과 동일하다.The present invention also relates to a polynucleotide which hybridizes with a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 described above and a nucleotide sequence having at least 50%, preferably at least 70%, more preferably at least 80% identity with the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 described above Lt; / RTI > nucleotides. The present invention particularly relates to polynucleotides that hybridize to the polynucleotides described herein under stringent conditions. In the present invention, "stringent conditions" means (1) hybridization and washing under lower ionic strength and higher temperature such as 0.2 x SSC, 0.1% SDS, 60 ° C; Or (2) in the presence of a denaturant such as 50% (v / v) formamide, 0.1% bovine serum / 0.1% Ficoll and 42 ° C; Or (3) at least 80%, preferably at least 90%, more preferably at least 95%. In addition, the biological function and activity of the polypeptide encoded by the hybridizable polynucleotide is the same as the biological function and activity of the mature polypeptide represented by SEQ ID NO: 2.

본 발명의 구현예에 따라, IbHPPD 유전자는 바람직하게는 고구마 유래라는 것을 이해해야 한다. 그러나, 본 발명의 구현예는 고구마 IbHPPD 유전자와 높은 상동성(예를 들면, 60% 이상, 즉 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 심지어 98%의 서열 동일성)을 갖고 다른 식물로부터 유래한 다른 유전자를 또한 포함한다. 서열정렬 방법, 및 서열 동일성 또는 상동성을 결정하기 위한 수단(예를 들면, BLAST)은 당업계에 주지되어 있다.According to an embodiment of the present invention, it is to be understood that the IbHPPD gene is preferably derived from sweet potato. However, an embodiment of the present invention may be used with high homology (e.g., 60% or more, i.e., 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, or even 98% sequence identity) with the sweet potato IbHPPD gene But also other genes derived from plants. Methods for sequencing, and means for determining sequence identity or homology (e.g., BLAST) are well known in the art.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 IbHPPD 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 제공한다.The present invention also provides a recombinant vector comprising the IbHPPD gene according to the present invention.

용어 "재조합"은 세포가 이종의 핵산을 복제하거나, 상기 핵산을 발현하거나 또는 펩티드, 이종의 펩티드 또는 이종의 핵산에 의해 암호된 단백질을 발현하는 세포를 지칭하는 것이다. 재조합 세포는 상기 세포의 천연 형태에서는 발견되지 않는 유전자 또는 유전자 절편을, 센스 또는 안티센스 형태 중 하나로 발현할 수 있다. 또한 재조합 세포는 천연 상태의 세포에서 발견되는 유전자를 발현할 수 있으며, 그러나 상기 유전자는 변형된 것으로서 인위적인 수단에 의해 세포 내 재도입된 것이다.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, heterologous peptide or heterologous nucleic acid. The recombinant cell can express a gene or a gene fragment that is not found in the natural form of the cell in one of the sense or antisense form. In addition, the recombinant cell can express a gene found in a cell in its natural state, but the gene has been modified and reintroduced intracellularly by an artificial means.

본 발명에서, IbHPPD 단백질을 암호화하는 상기 폴리뉴클레오티드 서열은 재조합 발현 벡터 내로 삽입될 수 있다. 용어 "재조합 발현 벡터"는 세균 플라스미드, 파아지, 효모 플라스미드, 식물 세포 바이러스, 포유동물 세포 바이러스, 또는 다른 벡터를 의미한다. 대체로, 임의의 플라스미드 및 벡터는 숙주 내에서 복제 및 안정화할 수 있다면 사용될 수 있다. 상기 발현 벡터의 중요한 특성은 복제 원점, 프로모터, 마커 유전자 및 번역 조절 요소(translation control element)를 가지는 것이다. In the present invention, the polynucleotide sequence encoding the IbHPPD protein may be inserted into a recombinant expression vector. The term "recombinant expression vector" means a bacterial plasmid, a phage, a yeast plasmid, a plant cell virus, a mammalian cell virus, or other vector. In principle, any plasmid and vector can be used if it can replicate and stabilize within the host. An important characteristic of the expression vector is that it has a replication origin, a promoter, a marker gene and a translation control element.

IbHPPD 단백질암호화 DNA 서열 및 적당한 전사/번역 조절 신호를 포함하는 발현 벡터는 당업자에 주지된 방법에 의해 구축될 수 있다. 상기 방법은 시험관내 재조합 DNA 기술, DNA 합성 기술 및 생체내 재조합 기술 등을 포함한다. 상기 DNA 서열은 mRNA 합성을 이끌기 위해 발현 벡터 내의 적당한 프로모터에 효과적으로 연결될 수 있다. 또한 발현 벡터는 번역 개시 부위로서 리보좀 결합 부위 및 전사 터미네이터를 포함할 수 있다.Expression vectors containing the IbHPPD protein-encoding DNA sequences and appropriate transcription / translation control signals can be constructed by methods known to those skilled in the art. Such methods include in vitro recombinant DNA technology, DNA synthesis techniques, and in vivo recombination techniques. The DNA sequence can be effectively linked to appropriate promoters in the expression vector to drive mRNA synthesis. The expression vector may also include a ribosome binding site and a transcription terminator as a translation initiation site.

본 발명의 재조합 벡터의 바람직한 예는 아그로박테리움 투머파시엔스와 같은 적당한 숙주에 존재할 때 그 자체의 일부, 소위 T영역을 식물 세포로 전이시킬 수 있는 Ti플라스미드 벡터이다. 다른 유형의 Ti플라스미드 벡터 (EP 0 116 718 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. Ti플라스미드 벡터의 특히 바람직한 형태는 EP 0 120 516 B1호 및 미국 특허 제4,940,838호에 청구된 바와 같은 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 형질전환하는 것이 어려울 때 유리할 수 있다. 바람직하게는, 상기 재조합 벡터는 pKBS11 벡터, pBI101 벡터 및 pCAMBIA 벡터일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.A preferred example of the recombinant vector of the present invention is a Ti plasmid vector capable of transferring a so-called T region to a plant cell when present in a suitable host, such as Agrobacterium tumefaciens. Other types of Ti plasmid vectors (see EP 0 116 718 B1) are currently being used to transfer hybrid DNA sequences to plant cells, or to protoplasts in which new plants capable of properly inserting hybrid DNA into the genome of a plant can be produced . A particularly preferred form of the Ti plasmid vector is a so-called binary vector as claimed in EP 0 120 516 B1 and U.S. Patent No. 4,940,838. 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 may be particularly advantageous when it is difficult to transform the plant host properly. Preferably, the recombinant vector may be a pKBS11 vector, a pBI101 vector, and a pCAMBIA vector, but is not limited thereto.

발현 벡터는 바람직하게는 하나 이상의 선택성 마커를 포함할 것이다. 상기 마커는 통상적으로 화학적인 방법으로 선택될 수 있는 특성을 갖는 핵산 서열로, 형질전환된 세포를 비형질전환 세포로부터 구별할 수 있는 모든 유전자가 이에 해당된다. 그 예로는 글리포세이트(glyphosate) 또는 포스피노트리신(phosphinothricin)과 같은 제초제 저항성 유전자, 카나마이신(kanamycin), G418, 블레오마이신(Bleomycin), 하이그로마이신(hygromycin), 클로람페니콜(chloramphenicol)과 같은 항생제 내성 유전자가 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The expression vector will preferably comprise one or more selectable markers. The marker is typically a nucleic acid sequence having a property that can be selected by a chemical method, and includes all genes capable of distinguishing a transformed cell from a non-transformed cell. Examples include herbicide resistance genes such as glyphosate or phosphinothricin, antibiotics such as kanamycin, G418, Bleomycin, hygromycin, chloramphenicol, Resistant genes, but are not limited thereto.

본 발명의 재조합 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 recombinant vector of the present invention, the promoter may be CaMV 35S, actin, ubiquitin, pEMU, MAS, or histone promoter, but is not limited thereto. 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, constitutive promoters do not limit selectivity.

본 발명의 재조합 벡터에서, 통상의 터미네이터를 사용할 수 있으며, 그 예로는 노팔린 신타아제(NOS), 벼 α아밀라아제 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 알려져 있다. 그러므로, 터미네이터의 사용은 본 발명의 내용에서 매우 바람직하다.In the recombinant vector of the present invention, conventional terminators can be used. Examples thereof include nopaline synthase (NOS), rice amylase RAmy1 A terminator, phaseoline terminator, Agrobacterium tumefaciens, And the terminator of the Octopine gene of the present invention, but the present invention is not limited thereto. Regarding the need for terminators, it is generally known that such regions increase the certainty and efficiency of transcription in plant cells. Therefore, the use of a terminator is highly desirable in the context of the present invention.

본 발명은 또한, 본 발명의 재조합 벡터로 형질전환된 숙주세포를 제공한다. 본 발명의 벡터를 원핵세포에 안정되면서 연속적으로 클로닝 및 발현시킬 수 있는 숙주세포는 당업계에 공지된 어떠한 숙주세포도 이용할 수 있으며, 예컨대, E. coli JM109, E. coli BL21, E. coli RR1, E. coli LE392, E. coli B, E. coli X 1776, E. coli W3110, 바실러스 서브틸리스, 바실러스 츄린겐시스와 같은 바실러스 속 균주, 그리고 살모넬라 티피무리움, 세라티아 마르세슨스 및 다양한 슈도모나스 종과 같은 장내균과 균주 등이 있다. The present invention also provides a host cell transformed with the recombinant vector of the present invention. Any host cell known in the art may be used as the host cell capable of continuously cloning and expressing the vector of the present invention in a stable and prokaryotic cell, for example, E. coli JM109, E. coli BL21, E. coli RR1 , E. coli LE392, E. coli B, E. coli X 1776, E. coli W3110, Bacillus subtilis, Bacillus tulifene, and Salmonella typhimurium, Serratia marcesensus and various Pseudomonas species And enterobacteria and strains such as the species.

또한, 본 발명의 벡터를 진핵 세포에 형질전환시키는 경우에는 숙주세포로서, 효모(Saccharomyce cerevisiae), 곤충세포, 사람세포 (예컨대, CHO 세포주 (Chinese hamster ovary), W138, BHK, COS7, 293, HepG2, 3T3, RIN 및 MDCK 세포주) 및 식물세포 등이 이용될 수 있다. 숙주세포는 바람직하게는 식물세포이다. When the vector of the present invention is transformed into eukaryotic cells, yeast ( Saccharomyce cerevisiae ), insect cells, human cells (for example, CHO cell line (Chinese hamster ovary), W138, BHK, COS7, 293, HepG2 , 3T3, RIN and MDCK cell lines) and plant cells. The host cell is preferably a plant cell.

본 발명의 벡터를 숙주세포 내로 운반하는 방법은, 숙주 세포가 원핵 세포인 경우, CaCl2 방법, 하나한 방법 (Hanahan, D., J. Mol. Biol., 166:557580(1983)) 및 전기천공 방법 등에 의해 실시될 수 있다. 또한, 숙주세포가 진핵세포인 경우에는, 미세주입법, 칼슘포스페이트 침전법, 전기천공법, 리포좀매개 형질감염법, DEAE덱스트란 처리법, 및 유전자 밤바드먼트 등에 의해 벡터를 숙주세포 내로 주입할 수 있다.The method of delivering the vector of the present invention into a host cell can be carried out by the CaCl 2 method, Hanahan, D., J. MoI. Biol., 166: 557580 (1983) A perforation method or the like. When the host cell is a eukaryotic cell, the vector may be injected into the host cell by microinjection, calcium phosphate precipitation, electroporation, liposome-mediated transfection, DEAE dextran treatment, gene bombardment or the like .

본 발명은 또한, 고구마 유래의 IbHPPD 단백질을 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 식물세포를 형질전환시켜 IbHPPD 유전자의 발현을 조절하는 단계를 포함하는 식물체의 환경 스트레스 내성을 조절하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for regulating environmental stress tolerance of a plant comprising transforming a plant cell with a recombinant vector comprising a gene encoding a IbHPPD protein derived from a sweet potato to regulate the expression of the IbHPPD gene.

본 발명에 따른 IbHPPD 단백질의 범위는 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열을 갖는 단백질 및 상기 단백질의 기능적 동등물을 포함한다. The range of the IbHPPD protein according to the present invention includes a protein having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 and a functional equivalent of the protein.

본 발명의 상기 "유전자 발현 조절"은 식물체 내의 IbHPPD 유전자의 발현을 증가시키거나 또는 감소시키는 것을 말한다.The "gene expression control" of the present invention refers to increasing or decreasing the expression of the IbHPPD gene in a plant.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 식물체의 환경 스트레스 내성을 조절할 수 있는 방법으로, 서열번호 1의 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 식물세포를 형질전환시켜 IbHPPD 유전자를 과발현시켜 식물체의 환경 스트레스 내성을 증가시킬 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In a method according to an embodiment of the present invention, a plant cell is transformed with a recombinant vector comprising the gene of SEQ ID NO: 1 by overexpressing the IbHPPD gene, thereby controlling the environmental stress tolerance of the plant , But is not limited thereto.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 상기 환경 스트레스는 건조, 산화 또는 병원균 감염 스트레스일 수 있고, 바람직하게는 병원균 감염 스트레스일 수 있으며, 가장 바람직하게는 고구마 세균성 줄기뿌리썩음병 병원균(Pectobacetrium chrysanthemi) 감염 스트레스일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In a method according to an embodiment of the present invention, the environmental stress may be dry, oxidative or pathogenic infection stress, preferably pathogenic infection stress, most preferably Pectobacetrium chrysanthemi , Infectious stress, but is not limited thereto.

상기 "유전자 과발현"이란 야생형 식물에서 발현되는 수준 이상으로 상기 유전자가 발현되도록 하는 것을 의미한다. 식물체 내로 상기 유전자를 도입하는 방법으로는 프로모터의 조절을 받는 상기 유전자가 포함된 발현 벡터를 이용하여 식물체를 형질전환하는 방법이 있다.By "gene overexpression" is meant that the gene is expressed at a level that is expressed in a wild-type plant. As a method of introducing the gene into a plant, there is a method of transforming a plant using an expression vector containing the gene under the control of a promoter.

식물의 형질전환에 이용되는 "식물 세포"는 어떤 식물 세포도 된다. 식물 세포는 배양 세포, 배양 조직, 배양기관 또는 전체 식물이다. "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, 조직배양 또는 세포 배양 상태일 수 있다."Plant cell" used for transformation of a plant may be any plant cell. Plant cells are cultured cells, cultured tissues, cultivated or whole plants. "Plant tissue" refers to a tissue of differentiated or undifferentiated plant, including but not limited to roots, stems, leaves, pollen, seeds, cancer tissues, and various types of cells used for culture, protoplasts, shoots and callus tissue. The plant tissue may be in planta or may be in an organ culture, tissue culture or cell culture.

또한, 본 발명은 고구마 유래의 IbHPPD 단백질을 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 식물세포를 형질전환하는 단계; 및The present invention also provides a method for producing a plant, comprising transforming a plant cell with a recombinant vector comprising a gene encoding a IbHPPD protein derived from a sweet potato; And

상기 형질전환된 식물세포로부터 식물을 재분화하는 단계를 포함하는 환경 스트레스 내성이 조절된 형질전환 식물체의 제조방법을 제공한다.And regenerating the plant from the transformed plant cell. The present invention also provides a method for producing a transgenic plant having regulated environmental stress tolerance.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 상기 IbHPPD 단백질은 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the method according to one embodiment of the present invention, the IbHPPD protein may be composed of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, but is not limited thereto.

본 발명의 일 구현 예에 따른 제조 방법에서, IbHPPD 단백질을 코딩하는 유전자는 서열번호 1의 염기서열일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the production method according to one embodiment of the present invention, the gene encoding the IbHPPD protein may be the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, but is not limited thereto.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 식물체의 환경 스트레스 내성을 조절할 수 있는 방법으로, 상기 IbHPPD 단백질을 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 식물세포를 형질전환시켜 IbHPPD 유전자를 과발현시켜 식물체의 환경 스트레스 내성을 증가시킬 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In a method according to an embodiment of the present invention, a plant cell is transformed with a recombinant vector containing a gene encoding the IbHPPD protein by overexpressing the IbHPPD gene in a method capable of controlling environmental stress tolerance of the plant, But it is not limited thereto.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 상기 환경 스트레스는 건조, 산화 또는 병원균 감염 스트레스일 수 있고, 바람직하게는 병원균 감염 스트레스일 수 있으며, 가장 바람직하게는 고구마 세균성 줄기뿌리썩음병 병원균(Pectobacetrium chrysanthemi) 감염 스트레스일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In a method according to an embodiment of the present invention, the environmental stress may be dry, oxidative or pathogenic infection stress, preferably pathogenic infection stress, most preferably Pectobacetrium chrysanthemi , Infectious stress, but is not limited thereto.

본 발명의 방법은 본 발명에 따른 재조합 벡터로 식물 세포를 형질전환하는 단계를 포함하는데, 상기 형질전환은 예를 들면, 아그로박테리움 튜머파시엔스(Agrobacterium tumefiaciens)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 transforming a plant cell with a recombinant vector according to the invention, said transformation being mediated, for example, by Agrobacterium tumefaciens. In addition, the method of the present invention comprises regenerating a transgenic plant from the transformed plant cell. Any of the methods known in the art can be used for regeneration of transgenic plants from transgenic plant cells.

형질전환된 식물세포는 전식물로 재분화되어야 한다. 캘러스 또는 원형질체 배양으로부터 성숙한 식물의 재분화를 위한 기술은 수많은 여러 가지 종에 대해서 당업계에 주지되어 있다.Transformed plant cells must be regenerated into whole plants. Techniques for the regeneration of mature plants from callus or protoplast cultures are well known in the art for a number of different species.

또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 환경 스트레스 내성이 조절된 형질전환 식물체 및 이의 종자를 제공한다. 바람직하게는, 상기 식물체는 단자엽 식물 또는 쌍자엽 식물일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. In addition, the present invention provides transgenic plants and seeds thereof which are prepared by the above method and whose environmental stress tolerance is regulated. Preferably, the plant may be a monocot plant or a twin plant but is not limited thereto.

상기 단자엽 식물은 택사과(Alismataceae), 자라풀과(Hydrocharitaceae), 지채과(Juncaginaceae), 장지채과(Scheuchzeriaceae), 가래과(Potamogetonaceae), 나자스말과(Najadaceae), 거머리말과(Zosteraceae), 백합과(Liliaceae)일 수 있고, 상기 쌍자엽 식물은 암매과(돌매화나무과, Diapensiaceae), 매화오리나무과(Clethraceae), 메꽃과(Convolvulaceae), 노루발과(Pyrolaceae), 가지과(Solanaceae), 진달래과(Ericaceae), 십자화과(겨자과, Cruciferae), 장미과(Rosaceae), 자금우과(Myrsinaceae), 앵초과(Primulaceae), 갯질경이과 (Plumbaginaceae)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 바람직하게는 상기 식물체는 십자화과, 가지과, 장미과 또는 메꽃과에 속하는 식물체일 수 있고, 가장 바람직하게는 고구마 식물체일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. The monocotyledonous plants may be selected from the group consisting of Alismataceae, Hydrocharitaceae, Juncaginaceae, Scheuchzeriaceae, Potamogetonaceae, Najadaceae, Zosteraceae, Liliaceae And the dicotyledonous plants can be classified into two groups according to the genus of the genus Chlamydia (Diapensiaceae), Clethraceae, Convolvulaceae, Pyrolaceae, Solanaceae, Ericaceae, Cruciferae , Rosaceae, Myrsinaceae, Primulaceae, Plumbaginaceae, and the like. Preferably, the plant may be a plant belonging to the group consisting of crucifers, branches, rosacea and mycelium, and most preferably a sweet potato plant, but is not limited thereto.

또한, 본 발명은, IbHPPD 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 함유하는 식물체의 환경 스트레스 내성 조절용 조성물을 제공한다.The present invention also provides a composition for controlling environmental stress tolerance of a plant containing a gene encoding an IbHPPD protein as an active ingredient.

본 발명의 식물체의 환경 스트레스 내성 조절용 조성물은 유효 성분으로서 본 발명의 IbHPPD 단백질을 코딩하는 유전자 또는 이를 포함하는 재조합 벡터를 포함하며, 상기 유전자 또는 이를 포함하는 재조합 벡터를 식물체에 형질전환시킴으로써 식물체의 환경 스트레스 내성을 조절할 수 있는 것이다. 바람직하게는 상기 IbHPPD 유전자를 과발현시켜 식물체의 환경 스트레스 내성을 증가시킬 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
The composition for controlling environmental stress tolerance of a plant of the present invention comprises a gene encoding the IbHPPD protein of the present invention as an active ingredient or a recombinant vector containing the gene, and transforming the gene or a recombinant vector containing the gene into a plant, Stress tolerance can be controlled. Preferably, the IbHPPD The gene may be overexpressed to increase the environmental stress tolerance of the plant, but is not limited thereto.

이하, 실시예를 이용하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들에 의해 제한되지 않는다는 것은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are merely illustrative of the present invention and that the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예Example 1: 고구마  1: sweet potato IbHPPDIbHPPD 유전자의  Gene 클로닝Cloning , 염기서열 분석 및 유연관계 분석, Nucleotide sequence analysis and flexible relationship analysis

고구마(Ipomoea batatas (L.) Lam. cv. Yulmi) 식물체는 토양에서 장일조건 (16시간 명 및 8시간 암 처리)으로 25±3℃에서 3달간 생육시켰다. 생육된 잎 조직의 RNA는 RNase-free DNase을 처리한 TRIzol 방법(Invitrogen사)을 통해 분리하였다. 상기 RNA는 M-MLV 역전사 시스템 cDNA 합성키트(Clontech사)를 이용하여 cDNA 합성을 수행하였으며 프라이머는 공지된 유전자 서열(GeneBank accession no: KP306528)을 기초로 하여 디자인하였다. HPPD 유전자의 시퀀스 정보는 실험실에서 고구마 잎 및 저장뿌리를 RNA-seq 분석으로 구축한 전사체 라이브러리에서 얻었다. Sweet potatoes ( Ipomoea batatas (L.) Lam. cv. Yulmi) were grown in soil at 25 ± 3 ℃ for 3 months under long-day conditions (16 h and 8 h cancer treatment). The RNA of the leaf tissues was isolated by TRIzol method (Invitrogen) treated with RNase-free DNase. The RNA was synthesized using cDNA synthesis kit of M-MLV reverse transcription system (Clontech). Primers were designed based on known gene sequence (GeneBank accession no. KP306528). Sequence information for the HPPD gene was obtained from a transcript library constructed by RNA-seq analysis of sweet potato leaves and storage roots in the laboratory.

IbHPPD cDNA 유전자의 전체 길이는 1,323bp로서 코딩영역(440 개의 아미노산으로 구성)으로 구성되어 있음을 보였다(도 1). 또한, 단백질 도메인 측정을 위해 SMART 프로그램(http://smart.embl-heidelberg.de/)을 이용하여 조사한 결과, IbHPPD 단백질이 SCOP와 글리옥살라아제(glyoxalase) 도메인을 가지고 있음을 확인하였다(도 2). 고구마(Ipomoea batatas) IbHPPD의 코딩영역을 블라스트(BlastP)로 조사하였을 때, 상추(Lactuca sativa)의 LsHPPD와 아미노산 수준에서 74%의 상동성을 보였으며, 애기장대(Arabidopsis thaliana)의 AtHPPD와는 73%의 상동성을 보였다(도 3). 고구마의 IbHPPD의 추정되는 단백질의 아미노산 서열과 다양한 식물 종의 HPPD 사이의 유연관계를 ClustalW 프로그램(http://plant.pdrc.re.kr/gene/align/ClustalW.html)을 이용하여 조사한 결과, 고구마 IbHPPD는 HPPD계열의 단백질임을 확인하였다(도 3 및 4).
The total length of the IbHPPD cDNA gene was 1,323 bp, which was shown to consist of the coding region (consisting of 440 amino acids) (Fig. 1). In addition, the protein domain was examined using the SMART program (http://smart.embl-heidelberg.de/), and it was confirmed that the IbHPPD protein had the SCOP and the glyoxalase domain 2). Sweet potatoes ( Ipomoea When the coding region of batatas IbHPPD was blasted, it showed 74% homology with the LsHPPD of lettuce ( Lactuca sativa ) at the amino acid level and Arabidopsis and 73% homology with AtHPPD of P. thaliana (Fig. 3). The relationship between the amino acid sequence of the predicted protein of IbHPPD in sweet potato and the HPPD of various plant species was investigated using the ClustalW program (http://plant.pdrc.re.kr/gene/align/ClustalW.html) It was confirmed that the sweet potato IbHPPD was an HPPD family of proteins (FIGS. 3 and 4).

실시예Example 2: 고구마 조직별  2: by sweet potato organization IbHPPDIbHPPD 유전자의 발현 분석 Gene expression analysis

본 발명에 따른 고구마 유래의 IbHPPD 유전자의 조직별 발현 양상을 분석하기 위해 Realtime PCR을 수행하였다. TRIzol 방법(Invitrogen사)으로 고구마 조직(잎, 줄기, 실뿌리, 굵은 뿌리 및 저장 뿌리)으로부터 총 RNA를 추출한 후, RNA 2㎍을 사용하여 MMLV 역전사 시스템 cDNA 합성키트(Clontech사)로 cDNA를 합성하였다. IbHPPD 유전자 특이적 프라이머 및 Accel Taq Premix 키트(Genedocs사)를 사용하여 IbHPPD 유전자의 발현 양상을 조사하였다. IbHPPD에 대한 특이적인 프라이머는 표 1에 기재된 프라이머를 사용하였다. 그 결과 도 5에 개시된 바와 같이, IbHPPD 유전자는 잎(leaf)에서 가장 강하게 발현되었으며, 줄기(stem)에서는 매우 약하게 발현되는 양상을 보였다. 뿌리 시스템에서 저장 뿌리(storage root)는 실뿌리(fibrous root) 및 굵은 뿌리(thick pigmented root)에 비해 상대적으로 강하게 발현되었다. 따라서 고구마 저장뿌리에서 분리한 IbHPPD 유전자는 정상 생육조건에서 잎에서 주로 발현되는 유전자임을 알 수 있었다. Real-time PCR was performed to analyze the expression pattern of IbHPPD gene derived from sweet potato according to the present invention. Total RNA was extracted from sweet potato tissues (leaves, stems, roots, roots, and storage roots) by the TRIzol method (Invitrogen), and cDNA was synthesized with MMLV reverse transcription system cDNA synthesis kit (Clontech) using 2 RNA of RNA . IbHPPD using gene-specific primers and Taq Accel Premix Kit (Genedocs four) IbHPPD The expression pattern of the gene was examined. The primers specific for IbHPPD were those listed in Table 1. As a result, as shown in Fig. 5, the IbHPPD gene was most strongly expressed on the leaf and very weakly expressed on the stem. In the root system, the storage root was relatively stronger than the fibrous root and the thick pigmented root. Therefore, IbHPPD isolated from sweet potato storage roots The genes were mainly expressed in leaves in normal growth conditions.

본 발명에 사용된 프라이머The primers used in the present invention 프라이머 이름Name of the primer 정방향(5'-3')The forward direction (5'-3 ') 역방향(5'-3')The reverse direction (5'-3 ') IbHPPDIbHPPD 서열번호SEQ ID NO: 프라이머 서열Primer sequence 서열번호SEQ ID NO: 프라이머 서열Primer sequence 33 ATGAGGAAGAGGAGCGGAATATGAGGAAGAGGAGCGGAAT 44 CCAACAGGCTTGGTGAAGATCCAACAGGCTTGGTGAAGAT

실시예Example 3: 건조처리를 포함한 다양한 스트레스 처리에 의한  3: By various stress treatment including drying treatment IbHPPDIbHPPD 유전자의 발현특성 분석 Characterization of gene expression

IbHPPD 유전자가 건조를 포함한 다양한 스트레스 처리에 대해 반응하는 정도를 분석하기 위해, 다양한 스트레스 조건인 건조(30% PEG, polyethylene glycol), 산화(400mM 과산화수소, H2O2) 및 병원균(Pectobacterium chrysanthemi) 처리를 한 후 IbHPPD 유전자의 발현 변화를 Realtime PCR을 이용하여 분석하였다. IbHPPD (30% PEG, polyethylene glycol), oxidized (400 mM hydrogen peroxide, H 2 O 2 ), and pathogens ( Pectobacterium spp. ) In order to analyze the extent to which genes respond to various stress treatments including drying. chrysanthemi ) and the expression of IbHPPD gene was analyzed by Realtime PCR.

먼저, IbHPPD 유전자의 PEG 처리에 따른 반응하는 정도를 분석하기 위해, 고구마의 잎 조직을 시간대별(0, 2, 4, 6 및 12시간)로 건조처리한 후에, 상기 실시예 2에서 수행한 방법으로 RNA를 분리한 후, cDNA를 각각 합성하였다. 상기 실시예 2에서 사용한 IbHPPD 유전자의 특이적 프라이머로 Realtime PCR을 수행하였다. 그 결과, IbHPPD 유전자는 아무것도 처리하지 않은 음성 대조군(Control)에 비해 건조처리 4시간 후 잎 조직에서 가장 강한 발현 수준을 보였다(도 6). First, IbHPPD In order to analyze the degree of reactivity of the gene with PEG treatment, the leaf tissues of sweet potato were dried at time intervals (0, 2, 4, 6 and 12 hours) After separation, cDNAs were synthesized, respectively. The IbHPPD used in Example 2 Real-time PCR was performed as a specific primer of the gene. As a result, the IbHPPD gene showed the strongest expression level in the leaf tissues after 4 hours of the dry treatment (Fig. 6), compared with the negative control (control) without any treatment.

다음으로 과산화수소(H2O2) 처리에 의해 유도되는 산화 스트레스에 대한 반응성을 알아보기 위해, 400mM 과산화수소를 시간대별(0, 2, 4, 6 및 12시간)로 처리한 후, 상기 동일한 방법으로 RNA를 추출하고 cDNA를 합성하였으며 Realtime PCR을 수행하였다. 그 결과, 아무것도 처리하지 않은 음성 대조군(Control)에 비해 과산화수소 처리 4시간 후부터 발현이 증가하기 시작하였으며, 처리 12시간 후에 최고의 발현 수준을 보였다(도 7).Next, in order to examine the reactivity to oxidative stress induced by the hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) treatment, 400 mM hydrogen peroxide was treated with time (0, 2, 4, 6 and 12 hours) RNA was extracted, cDNA was synthesized and real time PCR was performed. As a result, the expression began to increase from 4 hours after the hydrogen peroxide treatment compared to the negative control (control) without any treatment, and showed the highest expression level after 12 hours of treatment (Fig. 7).

다음으로 IbHPPD 유전자가 고구마 세균성 줄기뿌리썩음병 병원균(Pectobacterium chrysanthemi)에 대한 저항성과 관련이 있는지를 확인하기 위해, 병원균을 시간대별(0, 3, 6 및 12시간)로 처리한 후 유전자 발현 양상을 분석하였다. 병원균 접종은 잎에 병원균을 배양하여 인필터레이션 버퍼인 10mM MgCl2에 약 1x105 cfu/ml의 농도가 되도록 현탁한 용액에 처리하였다. Mock으로는 10mM MgCl2을 처리한 잎을 사용하였다. 상기와 동일한 방법으로 RNA를 추출하고 cDNA를 합성하였으며 Realtime PCR을 수행하였다. 그 결과, 병원균 처리 6시간 후, Mock에 비해 IbHPPD 유전자의 발현 수준이 급격히 증가함을 확인할 수 있었다.Next, IbHPPD Gene is a pathogen of bacterial stem rot root of sweet potato ( Pectobacterium chrysanthemi ), the pathogen was treated with time (0, 3, 6 and 12 hours) and analyzed for gene expression pattern. Pathogen inoculation and culturing pathogens on leaves approximately 1x10 5 in-fill site migration buffer of 10mM MgCl 2 cfu / ml. < / RTI > As a mock, leaves treated with 10 mM MgCl 2 were used. RNA was extracted by the same method as described above, cDNA was synthesized, and real-time PCR was performed. As a result, after 6 hours of pathogen treatment, IbHPPD And the expression level of the gene was rapidly increased.

이러한 상기 결과들은 IbHPPD 유전자가 다양한 스트레스에 반응성을 가진다는 것을 보여준다. 따라서, IbHPPD 유전자는 건조, 산화 스트레스 및 병원균 감염에서도 생장을 좋게 하는 환경재해 내성식물체(고구마 포함)의 개발에 도움이 될 것으로 판단된다.
These results show that the IbHPPD gene is responsive to various stresses. Therefore, the IbHPPD gene is thought to be helpful in the development of environmental tolerant plants (including sweet potatoes) which are good for growth in dry, oxidative stress and pathogenic infections.

실시예Example 4: 고구마 유래의  4: Sweet potato-derived IbHPPDIbHPPD 유전자의 일시적 과발현에 의한 담배 식물체의 잎에서 알파 토코페롤(α-In the leaves of tobacco plants due to transient overexpression of the gene, alpha-tocopherol (? tocopheroltocopherol ) 함량 분석 ) Content analysis

아그로박테리움 매개 IbHPPD 유전자의 일시적 과발현을 통하여 알파-토코페롤(α-tocopherol)의 함량을 분석하였다. 3주 된 담배 식물체의 잎에 아그로박테리움을 접종한 후, 3일이 지난 부분을 샘플링하여 Realtime PCR 분석을 통해 IbHPPD 유전자 발현 양상을 확인하였으며, HPLC 분석을 통해 알파-토코페롤 함량을 측정하였다(도 9A). 그 결과, IbHPPD 유전자를 접종시킨 담배 식물체의 잎에서 빈 벡터(control)에 비해 IbHPPD 유전자 발현이 현저히 증가할 뿐만 아니라, 알파-토코페롤 함량이 81%까지 증가함을 확인할 수 있었다(도 9B). 따라서 IbHPPD 유전자는 토코페롤 생합성 경로에 관여하는 유전자로서, 저분자 항산화물질인 토코페롤 함량을 증가시키는 역할을 하는 것을 확인할 수 있었다.
The content of alpha-tocopherol was analyzed through transient overexpression of the Agrobacterium-mediated IbHPPD gene. Agrobacterium was inoculated on leaves of a 3 week old tobacco plant. After 3 days, the expression of IbHPPD gene was confirmed by real-time PCR analysis and alpha-tocopherol content was measured by HPLC analysis 9A). As a result, IbHPPD The expression of IbHPPD gene was significantly increased and the alpha-tocopherol content was increased up to 81% as compared with the empty vector (Fig. 9B) in the leaves of the tobacco plants inoculated with the gene. Therefore, it was confirmed that the IbHPPD gene is involved in the pathway of tocopherol biosynthesis and plays a role in increasing the content of tocopherol, a low - molecular antioxidant.

실시예Example 5: 고구마 유래의  5: Sweet potato-derived IbHPPDIbHPPD 유전자를 과발현시킨 형질전환 애기장대 식물체의 산화 스트레스에 대한 내성 분석 Resistance to oxidative stress in transgenic Arabidopsis plants overexpressing genes

IbHPPD 과발현 형질전환 식물체에서 산화 스트레스에 대한 내성을 확인하기 위해, 산화 스트레스 원인인 10μM의 메틸 비올로젠(MV, methyl viologene)이 포함된 MS 배지에 애기장대 비형질전환체 및 형질전환체를 3일간 배양한 후, 생존율(survival rate)을 확인하였다. 그 결과, 도 10에 개시된 바와 같이 메틸 비올로젠을 처리한 비형질전환체의 경우 생존율이 58.3%인 반면, IbHPPD 과발현 형질전환체의 생존율은 95.8%로서 메틸 비올로젠 처리로 인한 산화 스트레스에 대해 강한 내성을 보임을 확인할 수 있었다. In order to confirm resistance to oxidative stress in the IbHPPD overexpressed transgenic plants, Arabidopsis non-transformants and transformants were cultured for 3 days in MS medium containing 10 μM methylviologen (MV, methyl viologene) After the incubation, the survival rate was confirmed. As a result, as shown in Fig. 10, the survival rate of non-transformants treated with methylviologen was 58.3%, while the survival rate of IbHPPD- overexpressing transformants was 95.8%, which was strong against oxidative stress due to methylviologen treatment And showed resistance.

<110> Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology <120> IbHPPD gene from sweetpotato controlling environmental stress resistance of plant and uses thereof <130> PN16076 <160> 4 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 1323 <212> DNA <213> Ipomoea batatas <400> 1 atgggcaaag agacttcctc ctccggcaac caccactcca cggcggagaa cggcggcttc 60 aagctggtag gtttcaagga tttcgttcgt gttaatccca aatccgacca cttcgccgtg 120 aaacgcttcc accacgtgga gttctggtgc ggcgacgcta ctaacactgc tcgccgcttc 180 tcctgggcgc tgggaatgcc cattgccgcg aaatccgatc tttccaccgg aaactccgct 240 cacgcgtcgt atctcctacg cgcttgcggc ggcgagcttc agttcctctt cacagctccc 300 tatgcgtcct ccatttgtaa ttccgcctcc gctgctatcc cctccttctc cgccgacgcc 360 caccgcgcct tcgctgccac acacgggctc gccgtccgcg cggtcgcgct ggtagttgag 420 gacacgcggg ccgcgttctc cgccagcgtc tcccgcggcg cgaaacccgt gtcggagccc 480 gttacactca acaaccaagt cgtactcgcc gaagttcacc tctacggcga cgtcgtgctc 540 cgattcgtta gctatctctc cgccgcctcc gccgtcacat tcctaccggg cttcgaagcc 600 atggacggaa ccgcatcctt ccaagacctc gattacggaa tccgccgcct cgaccacgcc 660 gtcggaaacg tccacgagct cgcccccgcc gtcgattacc taaaatcctt caccggcttc 720 cacgagttcg ccgaattcac cgcagaagac gtcggcaccg ccgagagcgg cctgaactca 780 gtggtgctgg ctaacaacga cgagacggtt cttctcccct tgaacgaacc ggtttacggg 840 acgaaaagga agagccaaat tcagacctat ctggagcaca acgaaggacc aggactccag 900 catttagctc ttacaagcga agatatcttc agaacactgc gagaaatgag gaagaggagc 960 ggaatcggag gtttcgagtt catgccgtcg ccgccgccga cgtactacaa gaatttaaag 1020 agcagagccg gcgatgttct gaacgatgaa caaattaagg agtgtgaaga attggggatt 1080 ttagtggata gagatgacca gggaactctg cttcaaatct tcaccaagcc tgttggagac 1140 aggccgacaa tgtttataga aataatccag agagtcgggt gcatgatgaa gaaggaagat 1200 ggacagctct atcagaaggg cgggtgtggc ggttttggca agggcaactt ctccgaactt 1260 ttcaaatcta tcgaggaata tgagaagatg cttgaagcta aacaagctac tcgtgcagcg 1320 tga 1323 <210> 2 <211> 440 <212> PRT <213> Ipomoea batatas <400> 2 Met Gly Lys Glu Thr Ser Ser Ser Gly Asn His His Ser Thr Ala Glu 1 5 10 15 Asn Gly Gly Phe Lys Leu Val Gly Phe Lys Asp Phe Val Arg Val Asn 20 25 30 Pro Lys Ser Asp His Phe Ala Val Lys Arg Phe His His Val Glu Phe 35 40 45 Trp Cys Gly Asp Ala Thr Asn Thr Ala Arg Arg Phe Ser Trp Ala Leu 50 55 60 Gly Met Pro Ile Ala Ala Lys Ser Asp Leu Ser Thr Gly Asn Ser Ala 65 70 75 80 His Ala Ser Tyr Leu Leu Arg Ala Cys Gly Gly Glu Leu Gln Phe Leu 85 90 95 Phe Thr Ala Pro Tyr Ala Ser Ser Ile Cys Asn Ser Ala Ser Ala Ala 100 105 110 Ile Pro Ser Phe Ser Ala Asp Ala His Arg Ala Phe Ala Ala Thr His 115 120 125 Gly Leu Ala Val Arg Ala Val Ala Leu Val Val Glu Asp Thr Arg Ala 130 135 140 Ala Phe Ser Ala Ser Val Ser Arg Gly Ala Lys Pro Val Ser Glu Pro 145 150 155 160 Val Thr Leu Asn Asn Gln Val Val Leu Ala Glu Val His Leu Tyr Gly 165 170 175 Asp Val Val Leu Arg Phe Val Ser Tyr Leu Ser Ala Ala Ser Ala Val 180 185 190 Thr Phe Leu Pro Gly Phe Glu Ala Met Asp Gly Thr Ala Ser Phe Gln 195 200 205 Asp Leu Asp Tyr Gly Ile Arg Arg Leu Asp His Ala Val Gly Asn Val 210 215 220 His Glu Leu Ala Pro Ala Val Asp Tyr Leu Lys Ser Phe Thr Gly Phe 225 230 235 240 His Glu Phe Ala Glu Phe Thr Ala Glu Asp Val Gly Thr Ala Glu Ser 245 250 255 Gly Leu Asn Ser Val Val Leu Ala Asn Asn Asp Glu Thr Val Leu Leu 260 265 270 Pro Leu Asn Glu Pro Val Tyr Gly Thr Lys Arg Lys Ser Gln Ile Gln 275 280 285 Thr Tyr Leu Glu His Asn Glu Gly Pro Gly Leu Gln His Leu Ala Leu 290 295 300 Thr Ser Glu Asp Ile Phe Arg Thr Leu Arg Glu Met Arg Lys Arg Ser 305 310 315 320 Gly Ile Gly Gly Phe Glu Phe Met Pro Ser Pro Pro Pro Thr Tyr Tyr 325 330 335 Lys Asn Leu Lys Ser Arg Ala Gly Asp Val Leu Asn Asp Glu Gln Ile 340 345 350 Lys Glu Cys Glu Glu Leu Gly Ile Leu Val Asp Arg Asp Asp Gln Gly 355 360 365 Thr Leu Leu Gln Ile Phe Thr Lys Pro Val Gly Asp Arg Pro Thr Met 370 375 380 Phe Ile Glu Ile Ile Gln Arg Val Gly Cys Met Met Lys Lys Glu Asp 385 390 395 400 Gly Gln Leu Tyr Gln Lys Gly Gly Cys Gly Gly Phe Gly Lys Gly Asn 405 410 415 Phe Ser Glu Leu Phe Lys Ser Ile Glu Glu Tyr Glu Lys Met Leu Glu 420 425 430 Ala Lys Gln Ala Thr Arg Ala Ala 435 440 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 3 atgaggaaga ggagcggaat 20 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 4 ccaacaggct tggtgaagat 20 <110> Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology <120> IbHPPD gene from sweetpotato controlling environmental stress          resistance of plant and uses thereof <130> PN16076 <160> 4 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 1323 <212> DNA <213> Ipomoea batatas <400> 1 atgggcaaag agacttcctc ctccggcaac caccactcca cggcggagaa cggcggcttc 60 aagctggtag gtttcaagga tttcgttcgt gttaatccca aatccgacca cttcgccgtg 120 aaacgcttcc accacgtgga gttctggtgc ggcgacgcta ctaacactgc tcgccgcttc 180 tcctgggcgc tgggaatgcc cattgccgcg aaatccgatc tttccaccgg aaactccgct 240 cacgcgtcgt atctcctacg cgcttgcggc ggcgagcttc agttcctctt cacagctccc 300 tatgcgtcct ccatttgtaa ttccgcctcc gctgctatcc cctccttctc cgccgacgcc 360 caccgcgcct tcgctgccac acacgggctc gccgtccgcg cggtcgcgct ggtagttgag 420 gacacgcggg ccgcgttctc cgccagcgtc tcccgcggcg cgaaacccgt gtcggagccc 480 gttacactca acaaccaagt cgtactcgcc gaagttcacc tctacggcga cgtcgtgctc 540 cgattcgtta gctatctctc cgccgcctcc gccgtcacat tcctaccggg cttcgaagcc 600 atggacggaa ccgcatcctt ccaagacctc gattacggaa tccgccgcct cgaccacgcc 660 gtcggaaacg tccacgagct cgcccccgcc gtcgattacc taaaatcctt caccggcttc 720 ccgagttcg ccgaattcac cgcagaagac gtcggcaccg ccgagagcgg cctgaactca 780 gtggtgctgg ctaacaacga cgagacggtt cttctcccct tgaacgaacc ggtttacggg 840 acgaaaagga agagccaaat tcagacctat ctggagcaca acgaaggacc aggactccag 900 catttagctc ttacaagcga agatatcttc agaacactgc gagaaatgag gaagaggagc 960 ggaatcggag gtttcgagtt catgccgtcg ccgccgccga cgtactacaa gaatttaaag 1020 agcagagccg gcgatgttct gaacgatgaa caaattaagg agtgtgaaga attggggatt 1080 ttagtggata gagatgacca gggaactctg cttcaaatct tcaccaagcc tgttggagac 1140 aggccgacaa tgtttataga aataatccag agagtcgggt gcatgatgaa gaaggaagat 1200 ggacagctct atcagaaggg cgggtgtggc ggttttggca agggcaactt ctccgaactt 1260 ttcaaatcta tcgaggaata tgagaagatg cttgaagcta aacaagctac tcgtgcagcg 1320 tga 1323 <210> 2 <211> 440 <212> PRT <213> Ipomoea batatas <400> 2 Met Gly Lys Glu Thr Ser Ser Gly Asn His His Ser Thr Ala Glu   1 5 10 15 Asn Gly Gly Phe Lys Leu Val Gly Phe Lys Asp Phe Val Arg Val Asn              20 25 30 Pro Lys Ser Asp His Phe Ala Val Lys Arg Phe His His Val Glu Phe          35 40 45 Trp Cys Gly Asp Ala Thr Asn Thr Ala Arg Arg Phe Ser Trp Ala Leu      50 55 60 Gly Met Pro Ile Ala Ala Lys Ser Asp Leu Ser Thr Gly Asn Ser Ala  65 70 75 80 His Ala Ser Tyr Leu Leu Arg Ala Cys Gly Gly Glu Leu Gln Phe Leu                  85 90 95 Phe Thr Ala Pro Tyr Ala Ser Ser Ile Cys Asn Ser Ala Ser Ala Ala             100 105 110 Ile Pro Ser Phe Ser Ala Asp Ala His Arg Ala Phe Ala Ala Thr His         115 120 125 Gly Leu Ala Val Arg Ala Val Ala Leu Val Val Glu Asp Thr Arg Ala     130 135 140 Ala Phe Ser Ala Ser Val Ser Arg Gly Ala Lys Pro Val Ser Glu Pro 145 150 155 160 Val Thr Leu Asn Asn Gln Val Val Leu Ala Glu Val His Leu Tyr Gly                 165 170 175 Asp Val Val Leu Arg Phe Val Ser Tyr Leu Ser Ala Ala Ser Ala Val             180 185 190 Thr Phe Leu Pro Gly Phe Glu Ala Met Asp Gly Thr Ala Ser Phe Gln         195 200 205 Asp Leu Asp Tyr Gly Ile Arg Arg Leu Asp His Ala Val Gly Asn Val     210 215 220 His Glu Leu Ala Pro Ala Val Asp Tyr Leu Lys Ser Phe Thr Gly Phe 225 230 235 240 His Glu Phe Ala Glu Phe Thr Ala Glu Asp Val Gly Thr Ala Glu Ser                 245 250 255 Gly Leu Asn Ser Val Val Leu Ala Asn Asn Asp Glu Thr Val Leu Leu             260 265 270 Pro Leu Asn Glu Pro Val Tyr Gly Thr Lys Arg Lys Ser Gln Ile Gln         275 280 285 Thr Tyr Leu Glu His Asn Glu Gly Pro Gly Leu Gln His Leu Ala Leu     290 295 300 Thr Ser Glu Asp Ile Phe Arg Thr Leu Arg Glu Met Arg Lys Arg Ser 305 310 315 320 Gly Ile Gly Gly Phe Glu Phe Met Pro Ser Pro Pro Thr Tyr Tyr                 325 330 335 Lys Asn Leu Lys Ser Arg Ala Gly Asp Val Leu Asn Asp Glu Gln Ile             340 345 350 Lys Glu Cys Glu Glu Leu Gly Ile Leu Val Asp Arg Asp Asp Gln Gly         355 360 365 Thr Leu Gln Ile Phe Thr Lys Pro Val Gly Asp Arg Pro Thr Met     370 375 380 Phe Ile Glu Ile Ile Gln Arg Val Gly Cys Met Met Lys Lys Glu Asp 385 390 395 400 Gly Gln Leu Tyr Gln Lys Gly Gly Cys Gly Gly Phe Gly Lys Gly Asn                 405 410 415 Phe Ser Glu Leu Phe Lys Ser Ile Glu Glu Tyr Glu Lys Met Leu Glu             420 425 430 Ala Lys Gln Ala Thr Arg Ala Ala         435 440 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 3 atgaggaaga ggagcggaat 20 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 4 ccaacaggct tggtgaagat 20

Claims (14)

서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진, 환경 스트레스 내성을 조절하는 IbHPPD(Ipomoea batatas 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase) 단백질.Comprising IbHPPD ( Ipomoea batatas &lt; RTI ID = 0.0 &gt; 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase) protein. 제1항의 단백질을 코딩하는 유전자.A gene encoding the protein of claim 1. 제2항의 유전자를 포함하는 재조합 벡터.A recombinant vector comprising the gene of claim 2. 제3항의 재조합 벡터로 형질전환된 숙주세포.A host cell transformed with the recombinant vector of claim 3. 고구마 유래의 IbHPPD(Ipomoea batatas 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase) 단백질을 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 식물세포를 형질전환시켜 IbHPPD 유전자의 발현을 조절하는 단계를 포함하는 식물체의 환경 스트레스 내성을 조절하는 방법.The sweet potato-derived IbHPPD ( Ipomoea batatas 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase (hereinafter referred to as &quot; 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase &quot;) protein, and regulating the expression of the IbHPPD gene by transforming the plant cell with a recombinant vector. 제5항에 있어서, 상기 IbHPPD 단백질은 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진 것을 특징으로 하는 식물체의 환경 스트레스 내성을 조절하는 방법.6. The method according to claim 5, wherein the IbHPPD protein comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. 제5항에 있어서, 상기 IbHPPD 유전자를 과발현시켜 식물체의 환경 스트레스 내성을 증가시키는 것을 특징으로 하는 식물체의 환경 스트레스 내성을 조절하는 방법. The method according to claim 5, wherein the IbHPPD gene is over-expressed to increase the environmental stress tolerance of the plant. 제5항에 있어서, 상기 환경 스트레스는 건조, 산화 또는 병원균 감염 스트레스인 것을 특징으로 하는 식물체의 환경 스트레스 내성을 조절하는 방법.6. The method of claim 5, wherein the environmental stress is dry, oxidative or pathogenic infection stress. 제8항에 있어서, 상기 병원균은 고구마 세균성 줄기뿌리썩음병 병원균(Pectobacetrium chrysanthemi)인 것을 특징으로 하는 식물체의 환경 스트레스 내성을 조절하는 방법.9. The method of claim 8, wherein said pathogen is selected from the group consisting of Pectobacetrium chrysanthemi ). &lt; / RTI &gt; 고구마 유래의 IbHPPD(Ipomoea batatas 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase) 단백질을 코딩하는 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 식물세포를 형질전환하는 단계; 및
상기 형질전환된 식물세포로부터 식물을 재분화하는 단계를 포함하는 환경 스트레스 내성이 조절된 형질전환 식물체의 제조 방법.
The sweet potato-derived IbHPPD ( Ipomoea batatas 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase (hereinafter referred to as &quot; 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase &quot;)protein; And
And regenerating the plant from the transformed plant cell. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 21. &lt; / RTI &gt;
제10항에 있어서, 상기 IbHPPD 유전자를 과발현시켜 식물체의 환경 스트레스 내성을 증가시키는 것을 특징으로 하는 환경 스트레스 내성이 조절된 형질전환 식물체의 제조 방법.[Claim 11] The method according to claim 10, wherein the IbHPPD gene is overexpressed to increase the environmental stress tolerance of the plant. 제10항 또는 제11항의 방법에 의해 제조된 환경 스트레스 내성이 조절된 형질전환 식물체.11. A transgenic plant having an environmental stress tolerance regulated by the method of claims 10 or 11. 제12항의 환경 스트레스 내성이 조절된 식물체의 형질전환된 종자.The transformed seed of a plant according to claim 12, wherein the environmental stress tolerance is controlled. 고구마 유래의 IbHPPD(Ipomoea batatas 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase) 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 함유하는 식물체의 환경 스트레스 내성 조절용 조성물.The sweet potato-derived IbHPPD ( Ipomoea batatas 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase) protein as an active ingredient.
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