KR20180093479A - Method for improving the resistance to drought stress using RING finger E3 ligase PIR in plants - Google Patents

Method for improving the resistance to drought stress using RING finger E3 ligase PIR in plants Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a PP2CA interacting RING finger protein (PIR) gene derived from Arabidopsis thaliana, and to a method for enhancing dry stress tolerance of a plant using the gene and protein. The present invention relates to a PIR gene encoding positive regulator protein for dry stress. More specifically, the PIR 1 gene and the PIR 2 gene interact with PP2Cs in dry stress of plants, and play a role as a positive regulator in an ABA signaling mechanism. Thus, it has been confirmed that the present invention can control resistance to dry in plants. Thus, it is expected the present invention applied to improve crops capable of being used by humans through expression control of the PIR gene, and productivity of plants can be improved thereby.

Description

애기장대 RING finger E3 ligase PIR을 이용한 식물체의 건조 스트레스 저항성 증진방법{Method for improving the resistance to drought stress using RING finger E3 ligase PIR in plants}{RING FING E3 LIGASE PIR INGREDIENTS USING RING FINGER E3 LIGASE USING PIR}

본 발명은 PIR (PP2CA interacting RING finger protein)유전자, 단백질, 및 이를 이용한 식물체의 건조 스트레스 저항성을 증진시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a PIR (PP2CA interacting RING finger protein) gene, a protein, and a method for enhancing dry stress resistance of a plant using the same.

앱시스산(ABA)은 여러 가지 환경요인에 반응하는 신호 분자 역할을 하며, 다양한 생리학적 및 발생과정에서 변화를 유발함으로써, 생물적 및 비 생물적 스트레스에 적응하도록 한다. 예컨대, 식물은 스트레스 상황에서 ABA 수준은 증가하여 기공 폐쇄와 같은 다양한 반응을 유도한다. 이에, ABA에 의한 기공폐쇄와 관련된 세포 및 분자 메커니즘은 널리 연구되어 왔다. ABAS acts as a signaling molecule that responds to a variety of environmental factors, causing changes in various physiological and developmental processes, thereby adapting to biological and abiotic stresses. For example, plants have increased levels of ABA in stressful situations, leading to diverse responses such as pore closure. Thus, cellular and molecular mechanisms involved in pore closure by ABA have been extensively studied.

ABA 신호 전달에는 몇 가지 단백질 인산화 효소 2C (PP2C) 유전자가 필요하며, 이 유전자들 중 애기장대에서 ABI1, ABI2, HAB1, HAB2, AHG1 및 PP2CA를 포함한 A 군 PP2C의 6 내지 9 개가 음성 조절인자로 간주되며, PP2CA는 ABA-매개 유전자의 발현을 차단하고, pp2ca 돌연변이체는 종자 발아 및 발아 후 성장 동안 ABA 과민성 표현형을 나타내지만 PP2CA가 과발현된 형질 전환 식물은 ABA 비 감수성 표현형을 나타내며, 또한, PP2CA는 SnRK2.6 키나아제의 억제에 의해 보호 세포에서 음이온 채널 활성을 조절하는 것으로 추가로 보고되었다. 이러한 결과는 PP2CA가 ABA 신호 전달에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.Some protein kinase 2C (PP2C) genes are required for ABA signaling, and 6 to 9 of the A group PP2Cs, including ABI1, ABI2, HAB1, HAB2, AHG1 and PP2CA in Arabidopsis, PP2CA blocks the expression of the ABA-mediated gene, the pp2ca mutant exhibits the ABA hypersensitive phenotype during seed germination and post-germination growth, while the transgenic plant with overexpression of PP2CA exhibits the ABA non-susceptible phenotype and the PP2CA Was further reported to modulate anionic channel activity in protected cells by inhibition of SnRK2.6 kinase. These results suggest that PP2CA plays an important role in ABA signal transduction.

ABA 바운드 RCARs는 PP2C의 포스 파타 아제 도메인과 상호 작용하고 활성 사이트를 덮음으로써 이들 PP2C의 활성을 억제하며, PP2C의 억제는 ABF 전사 인자 및 SLAC1 음이온 채널을 포함하는 ABA 시그널링 성분의 활성화를 유도한다. 보호 세포에서 신호 전달 분석의 결과는 RCAR2가 OST1 (SnRK2.6) 키나아제에 대해 PP2CA 포스파타아제 활성과 상호 작용하고 PP2CA 포스파타아제 활성을 억제함을 보여 주었다. 이 과정은 SLAC1 음이온 채널의 인산화와 활성화를 위한 활성 OST1 키나아제를 방출하여 기공 폐쇄를 유도한다.ABA bound RCARs inhibit the activity of these PP2Cs by interacting with the phosphatase domain of PP2C and covering the active site, and inhibition of PP2C induces activation of the ABA signaling component, including the ABF transcription factor and the SLAC1 anion channel. The results of signaling analysis in protective cells showed that RCAR2 interacts with PP2CA phosphatase activity and inhibits PP2CA phosphatase activity against OST1 (SnRK 2.6) kinase. This process induces pore closure by releasing the active OST1 kinase for phosphorylation and activation of the SLAC1 anion channel.

A 군 PP2C가 ABA-신호 경로의 음성 조절자로서 기능하는 경우, RCAR은 PP2C를 조절함으로써 양성 조절자로 작용할 것으로 기대되어 관련 연구가 진행되고 있고, 다른 조절 인자가 ABA 신호 전달에서 PP2C를 조절하는지에 대한 연구가 진행되어 왔으나 (한국등록특허 10-1513357), 아직은 미비한 실정이다.When group A PP2C functions as a negative regulator of the ABA-signaling pathway, RCAR is expected to act as a positive regulator by modulating PP2C, and studies are under way, and whether other regulators regulate PP2C in ABA signaling (Korean Patent No. 10-1513357), but it is still not enough.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명자들은, 식물의 건조 스트레스에 있어 PIR 1 유전자 및 PIR 2 유전자가 PP2Cs와 상호작용하고, ABA 신호전달 기전에서 양성 조절인자 (positive regulator)로서의 역할을 규명하였으며, 상기 유전자를 과발현 시킬 경우, 식물의 건조 스트레스 저항성을 증진시킨다는 것을 확인하여, 이에 기초하여 본 발명을 완성하게 되었다.DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems. The present inventors have found that PIR 1 gene and PIR 2 gene interact with PP2Cs in plant dry stress, and positive regulator ), And confirming that the overexpression of the gene promotes the dry stress resistance of the plant. Based on this fact, the present invention has been completed.

본 발명의 목적은 건조 스트레스에 대한 양성적 조절인자 (positive regulator) 단백질을 암호화하는 PIR (PP2CA interacting RING finger protein) 유전자로서,It is an object of the present invention to provide a PIR (PP2CA interacting RING finger protein) gene encoding a positive regulator protein against dry stress,

상기 PIR 유전자는 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 PIR 1 (PP2CA interacting RING finger protein 1) 유전자 또는 서열번호 2의 염기서열로 이루어진 PIR 2 (PP2CA interacting RING finger protein 2) 유전자인 것을 특징으로 하는, 유전자를 제공하는 것이다.Wherein the PIR gene is a PIR1 (PP2CA interacting RING finger protein 1) gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or a PIR2 (PP2CA interacting RING finger protein 2) gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: .

본 발명의 다른 목적은 PIR (PP2CA interacting RING finger protein) 단백질의 발현 또는 활성 증진제를 유효성분으로 포함하는, 식물체의 건조 스트레스 저항성 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a dry stress-resistant composition of a plant, which comprises, as an active ingredient, an expression or activity enhancer of PIR (PP2CA interacting RING finger protein) protein.

본 발명의 또 다른 목적은 PIR (PP2CA interacting RING finger protein) 단백질을 암호화하는 유전자를 식물체에 형질전환시킴으로써 식물체의 건조 스트레스에 대한 저항성을 증진시키는 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method for enhancing resistance to the dry stress of a plant by transforming a gene encoding a PIR (PP2CA interacting RING finger protein) protein into a plant.

그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. However, the technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 건조 스트레스에 대한 양성적 조절인자 (positive regulator) 단백질을 암호화하는 PIR (PP2CA interacting RING finger protein) 유전자로서,In order to achieve the above object, the present invention provides a PIR (PP2CA interacting RING finger protein) gene encoding a positive regulator protein against dry stress,

상기 PIR 유전자는 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 PIR 1 (PP2CA interacting RING finger protein 1) 유전자 또는 서열번호 2의 염기서열로 이루어진 PIR 2 (PP2CA interacting RING finger protein 2) 유전자를 제공한다.The PIR gene provides a PIR 1 (PP2CA interacting RING finger protein 1) gene comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or a PIR 2 (PP2CA interacting RING finger protein 2) gene comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2.

본 발명은 PIR (PP2CA interacting RING finger protein) 단백질의 발현 또는 활성 증진제를 유효성분으로 포함하는, 식물체의 건조 스트레스 저항성 조성물을 제공한다.The present invention provides a dry stress-resistant composition of a plant comprising, as an active ingredient, an expression or activity enhancer of PIR (PP2CA interacting RING finger protein) protein.

본 발명의 일 구현예로, 상기 PIR (PP2CA interacting RING finger protein) 단백질은 서열번호 3으로 표시되는 아미노산 서열로 이루어진 PIR 1 (PP2CA interacting RING finger protein 1) 단백질 또는 서열번호 4로 표시되는 아미노산 서열로 이루어진 PIR 2 (PP2CA interacting RING finger protein 2) 단백질일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the PIR (PP2CA interacting RING finger protein) protein is a PIR1 (PP2CA interacting RING finger protein 1) protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 or an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: (PP2CA interacting RING finger protein 2) protein.

본 발명은 (a) PIR (PP2CA interacting RING finger protein) 단백질을 암호화하는 유전자를 식물체에 형질전환시키는 단계, 및(A) transforming a plant with a gene encoding a PIR (PP2CA interacting RING finger protein) protein, and

(b) 상기 형질전환된 식물체에서 PIR (PP2CA interacting RING finger protein) 단백질을 과발현시키는 단계를 포함하는, 식물체의 건조 스트레스 저항성 증가방법을 제공한다.(b) overexpressing the PIR (PP2CA interacting RING finger protein) protein in the transformed plant.

본 발명의 일 구현예로, 상기 PIR 단백질을 암호화하는 유전자는 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 PIR 1 (PP2CA interacting RING finger protein 1) 유전자 또는 서열번호 2의 염기서열로 이루어진 PIR 2 (PP2CA interacting RING finger protein 2) 유전자일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the gene coding for the PIR protein is a PIR 1 (PP2CA interacting RING finger protein 1) gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or PIR 2 (comprising the nucleotide sequence of PP2CA interacting RING finger protein 2) gene.

본 발명의 다른 구현예로, 상기 PIR 단백질은 서열번호 3으로 표시되는 아미노산 서열로 이루어진 PIR 1 (PP2CA interacting RING finger protein 1) 단백질 또는 서열번호 4로 표시되는 아미노산 서열로 이루어진 PIR 2 (PP2CA interacting RING finger protein 2) 단백질일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the PIR protein comprises PIR 1 (PP2CA interacting RING finger protein 1) protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 or PIR 2 (PP2CA interacting RING finger protein 2) protein.

본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 PIR 단백질을 암호화하는 유전자는 식물세포 발현벡터를 통하여 식물체에 형질전환될 수 있다.In another embodiment of the present invention, the gene encoding the PIR protein can be transformed into a plant through a plant cell expression vector.

본 발명은 상기 방법에 의해 건조 스트레스 저항성이 증진된 형질전환 식물체를 제공한다. The present invention provides a transgenic plant improved in dry stress resistance by the above method.

본 발명의 일 구체예로, 상기 식물체는 애기장대인 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the plant is a Arabidopsis thaliana.

본 발명은 건조 스트레스에 대한 양성 조절인자 (positive regulator) 단백질을 암호화하는 PIR (PP2CA interacting RING finger protein) 유전자에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 식물의 건조 스트레스에 있어 PIR 1 유전자 또는 PIR 2 유전자가 PP2Cs와 상호작용하고, ABA 신호전달 기전에서 양성 조절인자 (positive regulator)로서의 역할을 수행하는바, 이를 이용하여 식물체에서 건조에 대한 내성을 조절할 수 있는 효과를 확인하였으므로, 상기 PIR 유전자의 발현 조절을 통해 인류가 이용할 수 있는 작물 등의 개량에 활용하고, 이로 인해 식물의 생산성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.The present invention relates to a PIR (PP2CA interacting RING finger protein) gene encoding a positive regulator protein for dry stress. More specifically, the PIR 1 gene or the PIR 2 gene is expressed in PP2Cs And plays a role as a positive regulator in the ABA signal transduction pathway. As a result, it has been confirmed that the plant can regulate the tolerance to dryness by using the PIR gene, It is expected to be used to improve the crops available to mankind and thereby improve the productivity of plants.

도 1a는, 글루타티온 S-트랜스퍼라제-PP2CA (GST-PP2CA)단백질을 MG 132의 존재 또는 부재하에 ABA 처리된 야생형 (WT)식물로부터 제조된 조 추출물과 함께 배양한 후, 항 GST 항체로 면역블롯팅을 수행한 결과이며, 도 1b는, GST-PP2CA 융합 단백질의 수준을 image J 1.46r (http://imagei.nih.gov/ij) 소프트웨어를 사용하여 정량한 결과를 나타낸 것이다.
도 2a는, PIR 1과 PP2CA 사이의 상호 작용을 보여주는 결과로서, 효모 이중 혼성화 분석 (Yesst two-hybrid assay, Y2H)을 통해 확인한 결과를 나타낸 것이며, 도 2b는, 이분자 형광 상보성 (Bimolecular Fluorescence Complementation, BiFC) 분석을 수행한 결과를 나타낸 것이다.
도 3a는, 애기장대 PIR 1 유전자 구조의 도식을 나타낸 것이며, 도 3b는, 야생형 (WT), pir 1-1 및 pir 1-2 식물에서 PIR 1 유전자 발현을 RT-PCR을 이용하여 분석한 결과이며, 도 3c는, ABA 처리 조건에서 야생형 (WT) 및 PIR 1 돌연변이체의 표현형을 나타낸 것이며, 도 3d는 ABA 처리 조건에서 야생형 (WT) 및 PIR 1 돌연변이체의 발아율을 나타낸 것이고, 도 3e는, ABA 처리 조건에서 야생형 (WT) 및 PIR 1 돌연변이체의 녹색 자엽 비율을 비교한 결과이다.
도 4a는, PIR 1 단백질의 세포 내 자가 유비퀴틴화를 확인한 결과이고, 도 4b는, PIR 1에 의한 PP2CA의 세포 내 유비퀴틴화를 확인한 결과이며, 도 4c는, PP2CA에 대한 cell-free 분석을 수행한 결과이고, 도 4d는, GST-PP2CA 융합 단백질의 수준을 image J 1.46r (http://imagei.nih.gov/ij) 소프트웨어를 사용하여 정량한 결과를 나타낸 것이다.
도 5a는, ABA 처리 조건에서 야생형 (WT), pir 1, pp2ca, pir 1/pp2ca 및 PIR 1-OX 변이체 식물의 표현형, 도 5b는, ABA 처리 조건에서 야생형 (WT), pir 1, pp2ca, pir 1/pp2ca 및 PIR 1-OX 변이체 식물의 발아율, 도 5c는, ABA 처리 조건에서 야생형 (WT), pir 1, pp2ca, pir 1/pp2ca 및 PIR 1-OX 변이체 식물의 녹색 자엽 비율, 도 5d는, ABA 처리 조건에서 야생형 (WT), pir 1, pp2ca, pir 1/pp2ca 및 PIR 1-OX 변이체 식물의 모종 성장 및 도 5e는, ABA 처리 조건에서 야생형 (WT), pir 1, pp2ca, pir 1/pp2ca 및 PIR 1-OX 변이체 식물의 뿌리 길이를 비교한 결과이다.
도 6a 및 도 6b는, AtPIR 1 단백질의 서열 정렬 및 계통수 분석을 진행한 결과를 나타낸 것이며, 도 6c는, PIR 2와 PP2CA 사이의 상호 작용에 대한 효모 이중 혼성화 분석 (Yesst two-hybrid assay, Y2H)한 결과이고, 도 6d는, PIR 2와 PP2CA 사이의 상호 작용을 이분자 형광 상보성 (Bimolecular Fluorescence Complementation, BiFC) 분석한 결과이고, 도 6e 및 도 6f는, 다양한 PP2CA 도메인과 PIRs의 도메인 및 다양한 PIRs의 도메인과 PP2CA간의 상호작용을 효모 이중 혼성화 분석 (Yesst two-hybrid assay, Y2H)을 통해 확인한 결과를 나타낸 것이고, 도 6g는, PP2CA에 대한 cell-free 분해 분석을 나타낸 결과이고, 도 6h는, GST-PP2CA 융합 단백질의 수준을 image J 1.46r (http://imagei.nih.gov/ij) 소프트웨어를 사용하여 정량한 결과를 나타낸 것이며, 도 6i는, 애기장대 PIR 2 유전자 구조를 도식화한 것이며, 도 6j는, 야생형 (WT), pir 2 및 pir 2/PIR 2 식물에서 PIR 2 유전자 발현을 RT-PCR 분설을 통해 확인한 결과이며, 도 6k는, ABA에 노출된 야생형 (WT), pir2 및 PIR2-OX 식물의 표현형을 나타낸 것이며, 도 6l는, ABA에 노출 된 야생형 (WT), pir2 및 PIR2-OX 돌연변이체의 종자 발아율을 나타낸 것이며, 도 6m는, ABA에 노출된 야생형 (WT), pir 2 및 pir2/35S:pir2 돌연변이체의 표현형을 나타낸 것이며, 도 6n는, ABA에 노출된 야생형 (WT), pir 2 및 pir2/35S:pir2 돌연변이체의 녹색 자엽 비율을 나타낸 것이고, 도 6o는, ABA에 노출된 야생형 (WT), pir2 및 PIR2-OX 돌연변이체의 녹색 자엽 비율을 나타낸 것이다.
도 7a는, ABA 처리 조건에서 야생형 (WT), pir 1, pir 2, pp2ca, pir 1/pir 2, pir 1/pp2ca 및 pir 2/pp2ca 변이체 식물의 표현형, 도 7b는, ABA 처리 조건에서 야생형 (WT), pir 1, pir 2, pp2ca, pir 1/pir 2, pir 1/pp2ca 및 pir 2/pp2ca 변이체 식물의 모종 성장, 도 7c는, ABA 처리 조건에서 야생형 (WT), pir 1, pir 2, pp2ca, pir 1/pir 2, pir 1/pp2ca 및 pir 2/pp2ca 변이체 식물의 뿌리 길이, 도 7d는, ABA 처리 조건에서 야생형 (WT), pir 1, pir 2, pp2ca, pir 1/pir 2, pir 1/pp2ca 및 pir 2/pp2ca 변이체 식물의 cell-free 분해 분석 및 도 7e는, ABA 처리 조건에서 야생형 (WT), pir 1, pir 2, pp2ca, pir 1/pir 2, pir 1/pp2ca 및 pir 2/pp2ca 변이체 식물의 GST-PP2CA 융합 단백질의 수준을 image J 1.46r () 소프트웨어를 사용하여 정량한 결과를 비교한 결과이다.
Figure 1A shows the results of incubation of glutathione S-transferase-PP2CA (GST-PP2CA) protein with crude extracts prepared from ABA-treated wild-type (WT) plants in the presence or absence of MG 132, 1b shows the results of quantification of the level of GST-PP2CA fusion protein using image J 1.46r (http://imagei.nih.gov/ij) software.
FIG. 2A shows the results of a yeast two-hybrid assay (Y2H) as a result of showing the interaction between PIR 1 and PP2CA. FIG. 2B shows the results of the Bimolecular Fluorescence Complementation BiFC) analysis.
FIG. 3A shows a schematic diagram of Arabidopsis PIR 1 gene structure. FIG. 3B shows the expression of PIR 1 gene in wild type (WT), pir 1-1 and pir 1-2 plants using RT-PCR FIG. 3C shows the phenotype of the wild type (WT) and the PIR 1 mutant under the ABA treatment condition, FIG. 3D shows the germination rate of the wild type (WT) and PIR 1 mutant under the ABA treatment condition, , And the ratio of green cotyledons in wild type (WT) and PIR 1 mutants under ABA treatment conditions.
FIG. 4A shows the result of confirming intracellular self ubiquitination of PIR 1 protein. FIG. 4B shows the result of intracellular ubiquitination of PP2CA by PIR 1. FIG. 4C shows cell-free analysis of PP 2CA Fig. 4D shows the results of quantification of the level of GST-PP2CA fusion protein using image J 1.46r (http://imagei.nih.gov/ij) software.
Figure 5a shows the phenotype of wild-type (WT), pir 1, pp2ca, pir 1 / pp2ca and PIR 1-OX mutant plants under ABA treatment conditions, Figure 5b shows wild type (WT), pir 1, pp2ca, 5c shows the percentage of green cotyledons of the wild type (WT), pir 1, pp2ca, pir 1 / pp2ca and PIR 1-OX mutant plants at ABA treatment conditions, FIG. 5d (WT), pir 1, pp2ca, pir 1 / pp2ca, and PIR 1-OX mutant plants at ABA treatment conditions and FIG. 5e shows seedling growth of wild type 1 / pp2ca and PIR 1-OX mutant plants.
FIGS. 6A and 6B show results of sequencing and phylogenetic analysis of AtPIR 1 protein, and FIG. 6C shows the results of a yeast two-hybrid assay (Y2H) for the interaction between PIR 2 and PP2CA ). Fig. 6d shows the result of analysis of the interaction between PIR 2 and PP2CA by Bimolecular Fluorescence Complementation (BiFC) analysis. Figs. 6e and 6f show the results of analysis of various PP2CA domains and domains of PIRs and various PIRs 6d shows the results of cell-free digestion assay for PP2CA. Fig. 6h shows the results of the cell-free digestion assay for PP2CA, The level of GST-PP2CA fusion protein was quantified using image J 1.46r (http://imagei.nih.gov/ij) software, and Figure 6I is a schematic representation of the Arabidopsis PIR 2 gene structure , Fig. 6 (j) is a diagram showing the relationship between the wild type (WT) Pir 2 and PIR 2 -PIR 2 plants. FIG. 6k shows the phenotype of wild-type (WT), pir2 and PIR2-OX plants exposed to ABA, Figure 61 shows the seed germination rates of wild type (WT), pir2 and PIR2-OX mutants exposed to ABA, Figure 6m shows the wild type (WT), pir 2 and pir2 / 35S: pir2 mutants (WT), pir 2 and pir2 / 35S: pir2 mutants exposed to ABA, FIG. 6O shows the expression pattern of wild type (WT), wild type lt; / RTI > and PIR2-OX mutants.
Figure 7a shows the phenotype of wild type (WT), pir 1, pir 2, pp2ca, pir 1 / pir 2, pir 1 / pp2ca and pir 2 / pp2ca mutant plants under ABA treatment conditions, (WT), pir 1, pp2ca, pir 1 / pp2ca, and pir 2 / pp2ca mutant plants, 7d shows the root lengths of the wild type (WT), pir 1, pir 2, pp 2ca, pir 1 / pir in the ABA treatment conditions, and the root length of the pir 1 / pp2ca and pir 2 / pp2ca mutant plants, 2, pir 1 / pp2ca and pir 2 / pp2ca mutant plants and FIG. 7e shows the results of wild type (WT), pir 1, pir 2, pp 2ca, pir 1 / pp2ca and pir 2 / pp2ca mutant plants using the image J 1.46r () software.

본 발명자들은, 식물의 건조 스트레스에 있어 PIR 1 유전자 및 PIR 2 유전자가 PP2Cs와 상호작용하고, ABA 신호전달 기전에서 양성 조절인자 (positive regulator)로서의 역할을 규명하여, 이에 기초하여 본 발명을 완성하였다.The present inventors completed the present invention on the basis of the fact that PIR 1 gene and PIR 2 gene interact with PP2Cs in plant dry stress and play a role as a positive regulator in the ABA signal transduction mechanism .

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 건조 스트레스에 대한 양성 조절인자 (pogitive regulator) 단백질을 암호화하는 PIR (PP2CA interacting RING finger protein) 유전자를 제공한다.The present invention provides a PIR (PP2CA interacting RING finger protein) gene encoding a pogitive regulator protein for dry stress.

본 발명의 유전자인 PIR은 바람직하게는, 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 PIR 1 (PP2CA interacting RING finger protein 1) 유전자 또는 서열번호 2의 염기서열로 이루어진 PIR 2 (PP2CA interacting RING finger protein 2) 유전자일 수 있으며,The PIR gene of the present invention is preferably a PIR 1 (PP2CA interacting RING finger protein 1) gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or a PIR 2 (PP2CA interacting RING finger protein 2) gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: Lt; / RTI >

상기 PIR 유전자에 의해 암호화되는 단백질은 바람직하게는, 서열번호 3으로 표시되는 아미노산 서열로 이루어진 PIR 1 (PP2CA interacting RING finger protein 1) 단백질 또는 서열번호 4로 표시되는 아미노산 서열로 이루어진 PIR 2 (PP2CA interacting RING finger protein 2) 단백질일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The protein encoded by the PIR gene is preferably PIR 1 (PP2CA interacting RING finger protein 1) protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 or PIR 2 (PP2CA interacting RING finger protein 2) protein.

본 명세서에서 "양성 조절인자(positive regulator) 단백질"이란 생명현상 조절에서 증가방향으로 작용하는 단백질을 의미한다. 즉, 본 발명의 유전자인 PIR이 과발현되는 경우, ABA 민감도 증가, 및 건조 스트레스에 대한 저항성이 증가될 수 있다.As used herein, a "positive regulator protein" refers to a protein that acts in an increasing direction in the regulation of life events. That is, when the gene of the present invention, PIR, is overexpressed, resistance to ABA sensitivity increase and dry stress may be increased.

본 발명자들은 모든 A형 PP2Cs (PP2CA)와 단백질-단백질 상호 작용하는 단백질을 관찰하였고, 그 결과 건조 스트레스에 대한 음성 조절인자인 PP2CA와 상호 작용하는 단백질인 PIR (PP2CA interacting RING finger protein) 단백질을 동정하였고, 상기 단백질이 ABA 건조 스트레스 반응과 관련이 있는지 그 연관성을 규명하고자 하였다 (실시예 2 참조).The present inventors observed proteins that interact with protein A-protein (PP2CA) and all proteins of type A PP2CA. As a result, they identified PIR protein (PP2CA interacting RING finger protein), a protein that interacts with PP2CA, a negative regulator of dry stress And to determine whether the protein is related to the ABA drying stress response (see Example 2).

본 발명의 일실시예에서는, cell-free 분해 분석을 수행하여, 상기 PP2CA의 안정성은 유비퀴틴-26S 프로테아좀 경로에 의해 조절되는 것임을 확인하였다 (실시예 2 참조).In one embodiment of the present invention, cell-free degradation analysis was performed to confirm that the stability of PP2CA was regulated by the ubiquitin-26S proteasome pathway (see Example 2).

본 발명의 다른 일실시예에서는, 상기 PP2CA의 분해에 영향을 미치는 상호 작용 단백질을 확인하기 위해서, Y2H 스크리닝 및 이분자 형광 상보성 (Bimolecular Fluorescence Complementation, BiFC) 분석을 수행하여, PIR 1 및 PIR 2 단백질을 동정하였으며 (실시예 3 참조),In another embodiment of the present invention, Y2H screening and Bimolecular Fluorescence Complementation (BiFC) assays are performed to identify PIR 1 and PIR 2 proteins in order to identify interacting proteins that affect degradation of the PP2CA (See Example 3),

또한, PIR 1 및 PIR 2 형질전환 식물의 ABA 민감도를 확인한 결과, PIR 1 형질전환 식물 및 PIR 2 형질전환 식물이 야생형 (WT)보다 ABA에 더 민감하다는 것을 확인하였으며 (실시예 4 참조), in vitro ubiquitiantion assay를 수행하여, PIR 1이 PP2CA를 기질로 하여 ABA 처리시 PP2CA를 유비퀴틴화하는 것을 확인하여, PIR 단백질, 구체적으로, PIR 1 및 PIR 2 단백질과 PP2CA가 상호 작용함을 확인하였다 (실시예 5 내지 7 참조).In addition, ABA sensitivity of PIR 1 and PIR 2 transgenic plants was confirmed, indicating that PIR 1 transgenic plants and PIR 2 transgenic plants were more susceptible to ABA than wild type (WT) (see Example 4), in In vitro ubiquitiantion assay was performed to confirm that PIR 1 ubiquitinated PP2CA during ABA treatment using PP2CA as a substrate, confirming that PIR protein, specifically, PIR 1 and PIR 2 protein interacted with PP2CA Examples 5 to 7).

따라서, PIR 단백질의 발현 또는 활성을 증진시킴으로써, 식물체의 건조 스트레스에 대한 내성을 증진시킬 수 있으며, 이에, 본 발명의 다른 양태로서, 본 발명은 PIR 단백질의 발현 또는 활성 증진제를 유효성분으로 포함하는 식물체의 건조 저항성 증진용 조성물을 제공한다.Accordingly, by enhancing the expression or activity of the PIR protein, it is possible to enhance resistance to the dry stress of the plant. Accordingly, in another aspect of the present invention, the present invention provides a method for producing a PIR protein, A composition for promoting dryness resistance of a plant is provided.

상기 증진제는 PIR 유전자의 서열, 상기 서열에 상보적인 서열 또는 상기 유전자 서열의 단편에 대한 mRNA에 상보적으로 결합하여 발현을 증진시키는 siRNA(small interference RNA), shRNA(short hairpin RNA), miRNA(microRNA), 리보자임(ribozyme), DNAzyme, PNA(peptide nucleic acids), 안티센스 뉴클레오티드 중 어느 하나인 것이 바람직하고, PIR 단백질에 상보적으로 결합하여 활성을 억제하는 화합물, 펩티드(Peptide), 펩티드 미메틱스(Peptide Minetics), 항체, 또는 압타머(aptamer) 중 어느 하나인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The enhancer may be a small interference RNA (siRNA), a shRNA (short hairpin RNA), or a miRNA (miRNA) complementary to the sequence of the PIR gene, a sequence complementary to the sequence or a fragment of the gene sequence to enhance expression, ), Ribozyme, DNAzyme, peptide nucleic acids (PNA), and antisense nucleotides. It is preferably a compound that is complementary to PIR protein and inhibits its activity, a peptide, a peptide mimetic (Peptide Minetics), an antibody, or an aptamer, but is not limited thereto.

본 발명에서 상기 용어 "재조합"은 세포가 이종의 핵산을 복제하거나, 상기 핵산을 발현하거나 또는 펩티드, 이종의 펩티드 또는 이종의 핵산에 의해 암호화된 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.In the present invention, 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. Recombinant cells 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.

상기에서 용어 "벡터"는 세포 내로 전달하는 DNA 단편(들), 핵산 분자를 지칭할 때 사용된다. 벡터는 DNA를 복제시키고, 숙주세포에서 독립적으로 재생산될 수 있다. 본 발명에서 재조합 벡터의 바람직한 예는 아그로박테리움 투머파시엔스(Agrobacterium tumefaciens)와 같은 적당한 숙주에 존재할 때 그 자체의 일부를 식물 세포로 전이시킬 수 있는 플라스미드 벡터, pTRV1 또는 pTRV2일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 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. 상기 벡터는 식물 숙주를 적당하게 형질전환하는 것이 어려울 때 유리하게 사용할 수 있다. 또한, 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 업스트림 영역을 의미하며 전사를 개시하기 위하여 RNA 폴리머라아제가 결합하는 DNA 분자를 말한다.The term "vector" is used herein to refer to a DNA fragment (s), a nucleic acid molecule, which is transferred into a cell. The vector replicates the DNA and can be independently regenerated in the host cell. A preferred example of the recombinant vector in the present invention may be, but is not limited to, a plasmid vector, pTRV1 or pTRV2, capable of transferring a part of itself to a plant cell when present in a suitable host such as Agrobacterium tumefaciens , And other suitable vectors that can be used to introduce the DNA of the present invention into a plant host include viruses such as those that can be derived from double-stranded plant viruses (e.g., CaMV) and single-stranded viruses, Vector, e. G., An incomplete plant viral vector. The vector can be advantageously used when it is difficult to transform a plant host properly. Further, 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 a DNA upstream region from a structural gene and refers to a DNA molecule to which an RNA polymerase binds to initiate transcription.

본 발명의 또 다른 양태로서, 본 발명은 상기 재조합 벡터로 형질전환되어 건조 저항성이 증진된 식물체 및/또는 이의 종자를 제공한다. 이에 더하여, 본 발명은 상기 벡터로 식물체를 형질전환시켜 PIR 유전자를 과발현시키는 단계를 포함하는 식물체의 건조 스트레스 저항성 증진방법을 제공한다. In another aspect of the present invention, the present invention provides a plant transformed with the above recombinant vector and having improved dry resistance and / or seeds thereof. In addition, the present invention provides a method for promoting dry stress resistance of a plant, comprising the step of transfecting a plant with the vector to overexpress the PIR gene.

본 발명에서 상기 식물(체)는 벼, 밀, 보리, 옥수수, 콩, 감자, 팥, 귀리, 수수를 포함하는 식량 작물류; 애기장대, 배추, 무, 고추, 딸기, 토마토, 수박, 오이, 양배추, 참외, 호박, 파, 양파, 당근을 포함하는 채소 작물류; 인삼, 담배, 목화, 참깨, 사탕수수, 사탕무우, 들깨, 땅콩, 유채를 포함하는 특용 작물류; 사과나무, 배나무, 대추나무, 복숭아, 양다래, 포도, 감귤, 감, 자두, 살구, 바나나를 포함하는 과수류; 장미, 글라디올러스, 거베라, 카네이션, 국화, 백합, 튤립을 포함하는 화훼류; 및 라이그라스, 레드클로버, 오차드그라스, 알파알파, 톨페스큐, 페레니얼라이그라스를 포함하는 사료작물류 등일 수 있으며, 가장 바람직하게는 애기장대 또는 고추이나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the plant (sieve) is a food crop including rice, wheat, barley, corn, soybean, potato, red bean, oats, sorghum; Vegetable crops including Arabidopsis, cabbage, radish, red pepper, strawberry, tomato, watermelon, cucumber, cabbage, melon, squash, onions, onions and carrots; Special crops including ginseng, tobacco, cotton, sesame seed, sugar cane, beet, perilla, peanut, and rapeseed; Fruit trees including apple trees, pears, jujube trees, peaches, sheep grapes, grapes, citrus fruits, persimmons, plums, apricots, and bananas; Roses, gladiolus, gerberas, carnations, chrysanthemums, lilies, tulips; And feed crops including rice, red clover, orchardgrass, alpha-alpha, tall fescue, perennialla grass, and the like, most preferably, but not limited to, Arabidopsis thaliana or red pepper.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the following examples are provided only for the purpose of easier understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.

[[ 실시예Example ]]

실시예 1. 실험준비 및 실험방법Example 1. Experimental Preparation and Experimental Method

1-1. 식물 재료 및 성장 조건1-1. Plant materials and growth conditions

애기장대 (Arabidopsis thaliana, 생태형 Col-0) 및 담배 (Nicotiana benthamiana) 식물은 배합토 (피트모스 (peat moss) : 펄라이트 (perlite) : 질석 (vermiculite) = 9 : 1 : 1, v/v/v)에서 일상적으로 재배하였다. 이후, 식물은 하루에 16 시간 낮/8 시간 밤 동안 백색 형광등 세기 130 μ㏖ photons m-2s- 1 로 하여 빛을 비춘 24 ℃, 습도 60 % 조건 하에서 성장시켰으며, 애기장대 종자를 in vitro 배양하기 위해서, 70 % 에탄올로 1 분간 표면 살균하고, 2 % 수산화나트륨 (sodium hydroxide)으로 10 분간 처리하였다. 다음으로 상기 종자를 멸균 증류수로 10 회 세척하여, 1 % 수크로즈 함유 Murashige and Skoog(1962)(MS) 한천 배지 (pH 5.7)에 파종하였으며, 4 ℃에서 2 일간 배양 한 후, 성장 챔버로 옮기고 전술한 바와 동일한 조건 하에서 성장시켰다. 이 때, pir1 및 pir2 삽입 라인의 종자, 즉 SALK 124564, SALK l34059 및 SALK 007984는 Arabidopsis Biological Resource Center (Ohio State University, Columbus, OH, USA)로부터 수득하였다.Arabidopsis thaliana and Nicotiana benthamiana plants were cultivated in blended soil (peat moss: perlite: vermiculite = 9: 1: 1, v / v / v) It was cultivated on a daily basis. Thereafter, the plants 16 hours day / 8 hours daylight fluorescent intensity 130 μ㏖ photons m -2 s for a night on a day-stylized grown under the light flashes to 1 to 24 ℃, 60% humidity conditions, the Arabidopsis seeds in vitro For culturing, surface sterilization was performed with 70% ethanol for 1 minute and treated with 2% sodium hydroxide for 10 minutes. Next, the seeds were washed 10 times with sterilized distilled water and inoculated into Murashige and Skoog (1962) (MS) agar medium (pH 5.7) containing 1% sucrose. After incubation at 4 ° C for 2 days, the seeds were transferred to a growth chamber And grown under the same conditions as described above. At this time, seeds of pir1 and pir2 insertion lines, SALK 124564, SALK 134059 and SALK 007984, were obtained from Arabidopsis Biological Resource Center (Ohio State University, Columbus, OH, USA).

1-2. 효모 이중 1-2. Yeast double 혼성화Hybridization 분석 ( analysis ( YesstYesst two-hybrid assay,  two-hybrid assay, Y2HY2H ))

PIR1와 PP2C 단백질 사이의 상호작용을 확인하기 위해서, 제조업체의 지시 (Clontech, Mountain View, CA, USA)에 따라 Matchmaker ™ Gold Yeast Two-Hybrid System을 사용하여 효모 이중 혼성화 분석 (yeast two-hybrid, Y2H) 실험을 수행하였다.To determine the interaction between PIR1 and PP2C proteins, a yeast two-hybrid (Y2H) hybrid assay was performed using the Matchmaker ™ Gold Yeast Two-Hybrid System according to the manufacturer's instructions (Clontech, Mountain View, ).

보다 구체적으로, AtPP2CA 유전자의 코딩 서열로부터 57 염기쌍 (뉴클레오티드 1 내지 뉴클레오티드 57)을 제거하여, Y2H 시스템에서 자가 활성화를 제거하였으며, 절단된 AtPP2CA 유전자는 중합 효소 연쇄 반응 (PCR)을 사용하여 증폭시켰다. 이 때, 사용된 프라이머는 하기 표 1에 나타내었다.More specifically, the 57Bp (nucleotide 1 to nucleotide 57) from the coding sequence of the AtPP2CA gene was removed to remove the self-activation in the Y2H system, and the truncated AtPP2CA gene was amplified using polymerase chain reaction (PCR). The primers used here are shown in Table 1 below.

Primer namePrimer name Primer sequence (5`-3`)Primer sequence (5'-3`) For PCRFor PCR
AtPP2CA

AtPP2CA
ForwardForward GGAATTCCATATGGAATTCCATGTCAACTTCTCGAGCTTCTCTGGAATTCCATATGGAATTCCATGTCAACTTCTCGAGCTTCTCT
ReverseReverse AACTGCAGAACCAATGCATTGGTTAAGACGACGCTTGATTATAACTGCAGAACCAATGCATTGGTTAAGACGACGCTTGATTAT

증폭된 유전자는 pGBKT7 벡터 (bait)에 클로닝 하였으며, A Mate and Plate Normalized Arabidopsis Universal Library (Clontech)는 사냥감 (Prey)으로서 사용하였다. 교미 후, 형질 전환된 콜로니를 Leu, Trp, 및 His가 결핍된 효모 합성 결실 (SD) 배지에서 스크리닝하고, 10 mM 3-아미노-1, 2, 4-트리아졸을 보충한 다음, 30 ℃에서 7일간 배양한 후, 성장하는 효모 콜로니는 Leu, Trp, His 및 Ade가 없고, X-a-Gal 및 Aureobasidin A (125 ㎍·㎖-1) SD 배지에 도말하여, 양성 콜로니로부터 플라스미드를 분리하고, 서열을 결정하였다.The amplified gene was cloned into the pGBKT7 vector (bait), and the A Mate and Plate Normalized Arabidopsis Universal Library (Clontech) was used as prey. After mating, the transformed colonies were screened in a yeast-synthesized deletion (SD) medium lacking Leu, Trp, and His, supplemented with 10 mM 3-amino-1,2,4-triazole, After 7 days of cultivation, the growing yeast colonies were free from Leu, Trp, His and Ade and plated on SD medium of Xa-Gal and Aureobasidin A (125 · -1 ) to isolate plasmids from positive colonies, .

PIR 1 및 PIR 2 단백질과 9개의 클레이드 A PP2C와의 상호작용을 확인하기 위해서, PP2C 유전자의 코딩 서열을 pGADGH 벡터에 클로닝하고, 먹이 (bait) 및 사냥감 (prey)구조체는 리튬 아세테이트-조절 전이 방법(Ito et al. 1983)을 사용하여 효모 균주 AH109에 도입되었다. 이 때, Y2H 분석은 종래 알려진 방법대로 수행하였다.To confirm the interaction of the PIR 1 and PIR 2 proteins with the nine clades A PP2C, the coding sequence of the PP2C gene was cloned into the pGADGH vector, and the bait and prey constructs were ligated with a lithium acetate- (Ito et al. 1983). At this time, Y2H analysis was performed according to a conventionally known method.

형질전환체는 Leu 및 Trp이 결핍된 SD배지에서 선택하였고, 단백질-단백질 상호작용의 지표로서, 성장률을 측정하기 위하여, Leu, Trp, His 및 Ade가 결핍된 SD 배지상으로 옮겼으며, 연속 희석을 위해서, 기하급수적으로 성장한 효모세포를 수거하여, 멸균한 이중 증류수로 OD 600값을 0.5로 조정하였다. 각각의 효모세포 4 ㎕를 전술한 바와 같이 선택 배지에서 스팟팅하였다.Transformants were selected from SD medium lacking Leu and Trp and were transferred to SD medium lacking Leu, Trp, His and Ade to measure growth rate as an index of protein-protein interaction, , The exponentially growing yeast cells were harvested and the OD 600 value was adjusted to 0.5 with sterile double distilled water. 4 [mu] l of each yeast cell was spotted in the selective medium as described above.

1-3. 이분자 형광 상보성 (Bimolecular Fluorescence Complementation, BiFC) 분석1-3. Analysis of Bimolecular Fluorescence Complementation (BiFC)

상기 효모 이중 혼성화 분석에서 확인된 단백질-단백질 상호작용을 더욱 확인하기 위해 식물세포에서 BiFC 방법을 이용하였다.BiFC methods were used in plant cells to further confirm the protein-protein interactions identified in the yeast double hybridization assay.

보다 구체적으로, BIFC 구조체를 제조하기 위하여, 종결코돈을 갖지 않는 PIR 1, PIR 2 및 PP2CA의 전장 cDNA를 35S-SPYNE (R)173 및 35S-SPYCE (M) 벡터내로 서브 클로닝한 다음, 일시 발현을 위해서, 각각의 구조체를 갖는 Agrobacterium tumefaciens 균주 GV3101를 p19 균주와 혼합하여 유전자 silencing을 피하고, 1 ㎖ 바늘 없는 주사기를 사용하여 5 주된 담배 (Nicotiana benthamiana) 잎의 배축면에 침윤시킨 다음, 침윤 3 일 후, 잎전편을 절단하고, 표피세포를 LSM Image Browser 소프트웨어가 설치된 공초점 현미경 (510 UV/Vis Meta; 7 Zeiss, Oberkochen, Germany)으로 분석하였다.More specifically, full-length cDNAs of PIR 1, PIR 2 and PP2CA, which do not have a stop codon, were subcloned into 35S-SPYNE (R) 173 and 35S-SPYCE (M) , Gene silencing was avoided by mixing Agrobacterium tumefaciens strain GV3101 with each construct and p19 strain, and using a 1 ml needle-free syringe, 5 week old tobacco ( Nicotiana benthamiana ) After 3 days of infiltration, the epidermal cells were cut and the epidermal cells were analyzed by confocal microscopy (510 UV / Vis Meta; 7 Zeiss, Oberkochen, Germany) equipped with LSM Image Browser software.

1-4. 재조합 단백질 발현 및 정제1-4. Recombinant protein expression and purification

MBP-AtPIR 1 재조합 단백질의 발현을 위해, 상기 실시예 1-2의 Y2H 분석에서 AtPP2CA와 상호 작용하는 영역에 상응하는 절단된 AtPIR 1 서열을 pMAL-c2X 벡터 (New England Biolabs)내로 삽입하고, 상기 재조합 벡터를 대장균 균주 C+ 세포에 도입하여 MBP-AtPIR 1 융합 단백질을 제조사의 지시 (New England Biolabs)에 따라 유도 및 정제하였다. For expression of the MBP-AtPIR 1 recombinant protein, the truncated AtPIR 1 sequence corresponding to the region interacting with AtPP2CA in the Y2H assay of Example 1-2 was inserted into pMAL-c2X vector (New England Biolabs) The recombinant vector was introduced into Escherichia coli strain C + cells to induce and purify MBP-AtPIR 1 fusion protein according to the manufacturer's instructions (New England Biolabs).

보다 구체적으로, 세포는 OD600 0.6 내지 1.0에서 0.1 μM isopropylthio-P-galactoside를 첨가한 후, 20 ℃에서 12 시간 동안 성장시켰으며, 수확된 세포 펠릿 (pellet)을 20 mM Tris-HCl (pH 7.4), 200 mM NaCl 및 1 mM EDTA를 함유하는 MBP 컬럼 완중액에 재현탁시키고, Vibracell 소니케이터 (Sonics and Materials)로 아이스 상에서 초음파 처리하였다. 다음으로 AtPP2CA의 발현을 위해 AtPP2CA의 코딩 서열을 pGEX4T-3 벡터 (GE Healthcare Bio-Sciences, Uppsala, Sweden)에 도입 한 다음, 대장균 균주c + 세포로 형질 전환시켰으며, GST-AtPP2CA 융합 단백질의 발현은 상기 전술한 바와 같이 수행하였다. 재조합 융합 단백질을 클루타티온-세파로스 4 패스트 플로우 (Glutathione-Sepharose 4 Fast Flow)(GE Healthcare Bio-Sciences)를 사용하여 제조사의 지침에 따라 박테리아 용해물로부터 친화성 정제하였으며, 상기 정제된 단백질 농도는 Pierce BCA 단백질 분석 키트 (Thermo Scientific, Rockford, IL, USA)를 사용하여 측정하고, 정제된 단백질은 in vitro ubiquitination assay에 사용될 때 까지 -20 ℃에서 보관하였다.More specifically, cells were grown at 20 ° C for 12 hours after addition of 0.1 μM isopropylthio-P-galactoside at an OD 600 of 0.6-1.0, and the harvested cell pellet was resuspended in 20 mM Tris-HCl (pH 7.4) , 200 mM NaCl and 1 mM EDTA and sonicated on ice with a Vibracell sonicator (Sonics and Materials). Next, the coding sequence of AtPP2CA was introduced into the pGEX4T-3 vector (GE Healthcare Bio-Sciences, Uppsala, Sweden) for the expression of AtPP2CA, and then transformed into the E. coli strain c + cell. Expression of GST-AtPP2CA fusion protein Was carried out as described above. The recombinant fusion protein was affinity purified from the bacterial lysate according to the manufacturer's instructions using Glutathione-Sepharose 4 Fast Flow (GE Healthcare Bio-Sciences) and the purified protein concentration Were measured using a Pierce BCA protein assay kit (Thermo Scientific, Rockford, Ill., USA) and the purified proteins were stored at -20 ° C until used for in vitro ubiquitination assay.

1-5. 1-5. in vitroin vitro ubiquitinationubiquitination assay assay

In vitro ubiquitination assay를 위해서, MBP-AtPIR1 단백질 (500 ng)을 250 ng의 재조합 인간 UBE 1 (Boston Biochemicals, Cambridge, MA, USA), 250 ng의 인간 UbcH5b (Hig-tag; Enzo Life Sciences, Farmingdale, NY, USA) 및 10 ㎍의 소 유비퀴틴 (Sigma-Aldrich)을 포함하는 유비퀴틴화 반응 (ubiquitination reaction) 완충 용액 [50 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10 mM MgCl2, 0.05 mM ZnCl2, 1 mM Mg-ATP, 0.2 mM dithiothreitol, 10 mM phosphocreatine, 및 0.1 unit of creatine kinase(Sigma-Aldrich)]과 혼합한 다음, 30 ℃에서 3 시간 동안 배양하였으며, AtPIR 1이 PP2CA 유비퀴틴화를 매개하는지 여부를 확인하기 위해서, GST-PP2CA 융합 단백질 (50 ng)을 유비퀴틴 혼합물에 첨가하고, 혼합물을 12 시간 동안 배양하였다. 반응된 단백질은 SDS-PAGE를 사용해 분리한 후, 항-Ub (Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, USA), 항-MBP (New England Biolabs) 및 항-GST 항체 (Santa Cruz Biotechnology)와 함께 immunoblotting을 통해 분석하였다. For in vitro ubiquitination assay, MBP-AtPIR1 protein (500 ng) was added to 250 ng of recombinant human UBE 1 (Boston Biochemicals, Cambridge, Mass., USA), 250 ng of human UbcH5b (Hig-tag; Enzo Life Sciences, Farmingdale, (50 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10 mM MgCl 2 , 0.05 mM ZnCl 2 , 1 mM Mg (Sigma-Aldrich) containing 10 μg of each of the anti- -ATP, 0.2 mM dithiothreitol, 10 mM phosphocreatine, and 0.1 unit of creatine kinase (Sigma-Aldrich)] and incubated at 30 ° C for 3 hours to confirm whether AtPIR 1 mediates PP2CA ubiquitination , 50 ng of GST-PP2CA fusion protein was added to the ubiquitin mixture and the mixture was incubated for 12 hours. The reacted proteins were separated using SDS-PAGE and then immunoblotted with anti-MB (Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, Calif., USA), anti-MBP (New England Biolabs) Respectively.

1-6. 1-6. in vitroin vitro pull-down assay pull-down assay

in vitro pull-down assay를 위해서, 정제된 GST-AtPP2CA 단백질 10 ㎍을 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 100 mM NaCl 및 0.1 % Triton X-100을 함유하는 바인딩 완충액에서 10 ㎍의 MBP-AtPIR 1 또는 10 ㎍의 MBP (음성대조군)과 혼합하고, 4 ℃에서 4 시간 동안 배양한 후, 30 ㎕의 아밀로즈 수지를 상기 단백질 혼합물에 첨가하고, 첨가물을 4 ℃에서 추가로 배양한 다음, 샘플은 세척 완충액 [50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 200 mM NaCl, 및 0.1% Triton X-100]으로 3 회 세척하고, 2x SDS 샘플 완충액을 사용하여 용리시켰다. 반응된 샘플은 SDS-PAGE 및 웨스텃블랏팅 후 항-GST (Santa Cruz Biotechnology) 또는 항-MBP 일차 항체 (New England Biolabs)로 면역 검출을 수행하였다. For the in vitro pull-down assay, 10 [mu] g of purified GST-AtPP2CA protein was dissolved in binding buffer containing 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 100 mM NaCl and 0.1% Triton X- 1 or 10 μg of MBP (negative control) and incubated for 4 hours at 4 ° C., then 30 μl of amylose resin was added to the protein mixture, the addition was further incubated at 4 ° C., Was washed three times with wash buffer [50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 200 mM NaCl, and 0.1% Triton X-100] and eluted using 2x SDS sample buffer. The reacted samples underwent immunodetection with anti-GST (Santa Cruz Biotechnology) or anti-MBP primary antibody (New England Biolabs) after SDS-PAGE and wessing.

1-7. ABA 처리 및 표현형 분석1-7. ABA processing and phenotypic analysis

애기장대에서 PIR 1 유전자의 발현 패턴을 분석하기 위해서, ABA 처리를 진행하였다.To analyze the expression pattern of PIR 1 gene in Arabidopsis, ABA treatment was carried out.

보다 구체적으로, 각 유전자형 종자를 다양한 농도의 ABA가 보충된 MS 한천 배지를 함유하는 플레이트 상에 분주하였으며, 상기 종자를 4 ℃에서 2 일 동안 배양을 진행한 다음, 성장 챔버로 옮겨 전술한 바와 같이 동일한 조건하에서 배양한 뒤, 5 일 및 7 일에 각각 방사상의 출현을 나타내는 종자와 완전 발아한 녹색 자엽의 수를 계수하였다.More specifically, each of the genotypes was seeded on a plate containing MS agar medium supplemented with various concentrations of ABA, the seeds were cultured for 2 days at 4 째 C, transferred to a growth chamber, After culturing under the same conditions, the number of seeds and fully germinated green cotyledons showing radial appearance on each of days 5 and 7 were counted.

다음으로 ABA에 반응하는 각 표현형의 성장을 조사하기 위해서, 종자를 ABA의 다양한 농도로 보충된 MS 한천 배지를 함유하는 수직 플레이트 상에 분주하고, 7일 후, 모종의 뿌리 길이와 자엽 녹화 (greening)를 평가하였다.Next, in order to investigate the growth of each phenotype in response to ABA, the seeds were placed on a vertical plate containing MS agar medium supplemented with various concentrations of ABA, and after 7 days, seedling root length and greening ) Were evaluated.

실시예Example 2. Cell-free 분해 분석 2. Cell-free degradation analysis

ABA의 존재 또는 부존재하에서 PP2CA의 안정성을 확인하기 위해서, 클루타티온 5-트랜스퍼라제 (Glutathione 5-transferase) 태그된 PP2CA (GST-PP2CA)로 in vivo cell-free degradation assay를 수행하였다.In vivo cell-free degradation assays were performed with clutathione 5-transferase tagged PP2CA (GST-PP2CA) to confirm the stability of PP2CA in the presence or absence of ABA.

보다 구체적으로, 2 시간 동안 25 μM의 ABA가 처리되거나, 처리되지 않은 2 주생 모종에서 총 단백질 추출물을 준비하고, 상기 추출물과 GST-PP2CA 융합 단백질을 배양하였다.More specifically, total protein extracts were prepared from untreated bovine seedlings treated with 25 [mu] M ABA for 2 hours, and the extracts and GST-PP2CA fusion protein were cultured.

그 결과, 도 1a에 나타낸 바와 같이, GST-PP2CA 융합체는 ABA 처리가 없는 식물로부터의 조 추출물과 함께 배양한 후에는 융합 단백질이 안정적인 모습을 보이나, 식물에 ABA 처리를 할 경우에는, 융합 단백질이 불안정한 것을 확인하였다.As a result, as shown in FIG. 1A, when the GST-PP2CA fusant is cultured together with the crude extract from plants without ABA treatment, the fusion protein shows a stable appearance, but when the ABA treatment is performed on the plant, And confirmed that it was unstable.

다음으로, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 배양 2시간 후, GST-PP2CA 융합 단백질의 약 60 %가 분해되는 것을 확인할 수 있었으며, 더욱이, PP2CA 단백질이 유비퀴틴-26S 프로테아좀 경로를 통해 분해되는지에 대한 여부를 결정하기 위해서, 각 반응 혼합물을 프로테아좀 억제제 MG 132 (Joo et al., 2008)로 처리한 결과, MG 132가 처리 된 식물 추출물과 함께 배양하는 동안 PP2CA의 분해가 억제한다는 것을 확인하였으며, 이에, ABA에 의한 ABA-유도된 PP2CA 분해가 26S 프로테아좀 경로에 의존한다는 것을 확인할 수 있었다.Next, as shown in FIG. 1B, it was confirmed that about 60% of the GST-PP2CA fusion protein was degraded after 2 hours of incubation, and furthermore, whether the PP2CA protein was degraded through the ubiquitin-26S proteasome pathway , Treatment of each reaction mixture with the proteasome inhibitor MG 132 (Joo et al., 2008) confirmed that MG 132 inhibited degradation of PP2CA during incubation with treated plant extracts , Thus confirming that the ABA-induced degradation of PP2CA by ABA is dependent on the 26S proteasome pathway.

실시예Example 3.  3. PIRPIR 1과  1 and PP2Cs의Of PP2Cs 물리적 상호 작용 확인 Identify physical interaction

PP2CA의 분해에 영향을 미치는 상호 작용 단백질을 확인하기 위해서, 상기 실시예 1-2에 나타낸 바와 같이, PP2CA 단백질을 bait로 사용하고, 잎 조직으로부터 제작된 cDNA 라이브러리를 prey로 사용하는 Y2H 스크리닝을 수행하였다. In order to identify the interacting proteins that affect the degradation of PP2CA, Y2H screening using a PP2CA protein as a bait and using a cDNA library prepared from leaf tissue as a prey was performed as shown in Example 1-2 above Respectively.

그 결과, PIR 1 (PP2CA-interacting RING finger protein 1, AT2G35330)을 포함한 여러 상호 작용 단백질을 확인하였다.As a result, several interacting proteins including PIR 1 (PP2CA-interacting RING finger protein 1 and AT2G35330) were identified.

보다 구체적으로, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 9개의 PP2CA 서브패밀리 멤버 중 4개의 멤버가 PIR 1과 상호 작용함을 확인하였으며, 또한, PP2CA와 AHG 1은 강한 상호 작용을 보였으나, HAI1 및 HAI3은 약한 상호 작용을 보였다.More specifically, as shown in FIG. 2A, it was confirmed that four members of nine PP2CA subfamily members interacted with PIR 1, and PP2CA and AHG 1 showed strong interaction, while HAI1 and HAI3 Weak interaction was observed.

또한, 식물 세포에서 PP2CA와 PIR 1 사이의 상호 작용을 확인하기 위해서, 실시예 1-3에 나타낸 바와 같이, 이분자 형광 상보성 (Bimolecular Fluorescence Complementation, BiFC) 분석을 수행하였다.In addition, to confirm the interaction between PP2CA and PIR1 in plant cells, Bimolecular Fluorescence Complementation (BiFC) analysis was performed as shown in Examples 1-3.

그 결과, 도 2b에 나타낸 바와 같이, PIR1:SPYNE과 PP2CA:SPYCE의 공발현은 핵 내에서 뚜렷한 황색 형광 (YFP)을 유발하였으며, 이는 주로 DAPI 염색과 일치하는 핵을 나타내었다.As a result, as shown in FIG. 2B, the coexpression of PIR1: SPYNE and PP2CA: SPYCE caused distinct yellow fluorescence (YFP) in the nucleus, which mainly showed nuclei consistent with DAPI staining.

실시예Example 4. ABA 민감성 분석 확인 4. Confirm ABA Sensitivity Analysis

ABA 반응에서 PIR 1 기능의 유전자 분석을 사용하여, PIR 1과 PP2CA 사이의 기능적 관련성을 조사하였다.Using the gene analysis of PIR 1 function in the ABA response, we investigated the functional relationship between PIR 1 and PP2CA.

보다 구체적으로, 도 3a에 나타낸 바와 같이, PIR 1 유전자 (pir 1-1, SALK_078237; pir 1-2,SALK_139722)에서 2 개의 T-DNA 삽입 돌연변이체를 얻었으며, 상기 두 돌연변이체 모두 RT-PCR 분석법을 사용하여 분석한 결과, 도 3b에 나타낸 바와 같이, PIR 1 mRNA의 검출 가능한 수준이 결핍되었음을 확인할 수 있었다.More specifically, as shown in FIG. 3A, two T-DNA insertion mutants were obtained in the PIR 1 gene ( pir 1-1 , SALK_078237; pir 1-2 , SALK_139722), and both mutants were subjected to RT-PCR Analysis showed that a detectable level of PIR 1 mRNA was deficient, as shown in FIG. 3B.

다음으로, ABA 신호 전달에서 PIR 1의 역할을 탐색하기 위해, PIR 돌연변이체의 표현형을 조사하였다.Next, to explore the role of PIR 1 in ABA signal transduction, phenotypes of PIR mutants were examined.

보다 구체적으로, PIR 1 돌연변이체의 식물 생장 및 생식적 발육이 정상 성장 조건에서 야생형 (WT) 식물과 크게 다르지 않음을 확인하였다 (미도시).More specifically, it has been confirmed that the plant growth and reproductive development of PIR 1 mutants are not significantly different from those of wild-type (WT) plants under normal growth conditions (not shown).

더욱이, 돌연변이 계통의 ABA 민감도를 결정하기 위해서, 다양한 ABA 농도 (0.0 μM, 0.75 μM 또는 2.0 μM)에 노출시킨 뒤, 종자 발아율 및 녹색 자엽 비율을 측정하였다.Furthermore, in order to determine the ABA sensitivity of the mutant lines, seed germination rate and green cotyledon percentage were measured after exposure to various concentrations of ABA (0.0 μM, 0.75 μM or 2.0 μM).

그 결과, 도 3c에 나타낸 바와 같이, PIR 1 돌연변이체는 종자 발아 분석에서 야생형 (WT)보다 ABA에 덜 민감한 것으로 나타났으며, 도 3d에 나타낸 바와 같이, ABA 미처리한 경우에는, 종자의 발아율은 야생형 (WT)와 돌연변이체 간에는 차이가 없었으나, ABA 처리 후, PIR 1 돌연변이체의 종자 발아율은 야생형 (WT) 종자의 발아율보다 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었으며, 또한, PIR 1 돌연변이체는 모종 단계에서 ABA에 대한 감수성을 감소시키는 것을 확인할 수 있었다. 더욱이, 도 3e에 나타낸 바와 같이, 0.75 μM의 ABA 처리 후, PIR 1 돌연변이체의 녹색 자엽 비율은 야생형 (WT) 식물의 녹색 자엽 비율 보다 유의하게 높은 것을 확인할 수 있었다.As a result, as shown in Fig. 3C, the PIR 1 mutant was found to be less sensitive to ABA than the wild type (WT) in seed germination analysis. As shown in Fig. 3D, in the case of ABA untreated, There was no difference between wild type (WT) and mutant. However, after ABA treatment, seed germination rate of PIR 1 mutant was higher than that of wild type (WT) seed, and PIR 1 mutant It was confirmed that the sensitivity to ABA was reduced. Furthermore, as shown in Figure 3E, after 0.75 [mu] M ABA treatment, the green cotyledon percentage of the PIR 1 mutant was significantly higher than that of wild type (WT) plants.

상기의 결과로부터, PIR 1 돌연변이체가 야생형 (WT)보다 ABA에 더 민감하였는바, PIR 1이 ABA의 양성조절자로서 역할함을 확인할 수 있었다.From the above results, it was confirmed that the PIR 1 mutant was more susceptible to ABA than the wild type (WT), so that PIR 1 acts as a positive regulator of ABA.

실시예Example 5. E3 리가아제 활성 및  5. E3 ligase activity and PP2CA의Of PP2CA 유비퀴탄화에On ubiquitinated 있어  there is PIRPIR 1의 기능 확인 1 function check

본 발명에 따른 PIR 1이 PP2CA를 기질로하는 E3 리가아제로서 기능하는지를 확인하기 위해서 하기와 같은 실험을 수행하였다.In order to confirm whether PIR 1 according to the present invention functions as an E3 ligase with PP2CA as a substrate, the following experiment was conducted.

보다 구체적으로, 효소 분석을 수행하기 위해서, MBP (MBP::PIR1 ㅿ1-367)와 융합된 N 말단 영역이 없는 절단 된 형태의 PIR을 사용하여, UB, ATP, E 1 (인간 UBE 1) 및 E 2 (인간 UBCH5b)의 존재하에서, MBP::PIR1 ㅿ1-367을 배양한 후, MBP-PIR 1 융합 단백질과 관련된 E3 리가아제 활성을 검출하였다 (도 4a 참조).More specifically, UB, ATP, E 1 (human UBE 1) was synthesized using a truncated form of PIR without an N-terminal region fused with MBP (MBP :: PIR1? 1-367) PIR1 < / RTI > 1-367 in the presence of E2 (human UBCH5b), and E3 ligase activity associated with MBP-PIR1 fusion protein was detected (see FIG.

다음으로, PIR 1과 PP2CA의 상호작용에 있어서, PIR 1이 PP2CA의 기질로서, 역할 수행하는지를 확인하기 위해서, 세균 발현된 GST1-PP2CA 및 MBP-PIR1을 사용하여 상기 실시예 1-5에 나타낸 바와 같이, in vitro ubiquitiantion assay를 수행하였다.Next, in order to confirm whether PIR 1 plays a role as a substrate of PP2CA in the interaction between PIR 1 and PP2CA, bacterial expression of GST1-PP2CA and MBP-PIR1 were used to obtain Similarly, an in vitro ubiquitiantion assay was performed.

그 결과, 도 4b에 나타낸 바와 같이, 애기장대 E 1 및 E 2의 존재하에서, PP2CA가 PIR 1 단백질에 의해 폴리 유비퀴틴화되는 것을 확인할 수 있었으며, 도 4c 및 4d에 나타낸 바와 같이, PIR 1 돌연변이 식물 추출물과 배양했을 때는, ABA 처리에 관계없이 PP2CA가 더 안정적으로 유지되는 것을 확인하였는 바, 이는 PIR 1이 PP2CA의 ABA-의존성 분해에 필요하다는 것을 나타낸다.As a result, it was confirmed that PP2CA was poly-ubiquitinated by the PIR 1 protein in the presence of Arabidopsis E 1 and E 2, as shown in FIG. 4B, and as shown in FIGS. 4C and 4D, the PIR 1 mutant plant When extracted and cultured, PP2CA was found to remain more stable regardless of ABA treatment, indicating that PIR 1 is required for the ABA-dependent degradation of PP2CA.

상기와 같은 결론을 뒷받침하기 위해서, pir 1/ pp2ca 이중 돌연변이체를 만들어 ABA 반응에서 단일 돌연변이체 및 야생형 (WT) 식물과 비교하는 실험을 수행하였다.To support this conclusion, an experiment was conducted in which a pir 1 / pp2ca double mutant was generated and compared with single mutant and wild type (WT) plants in the ABA reaction.

그 결과, 도 5a에 나타낸 바와 같이, 발아 분석에서 pp2ca 돌연변이체, pir 1/pp2ca 이중 돌연변이체 및 PIR 1-과발현 형질 전환 식물이 ABA에 민감한 반면, PIR 1 돌연변이체는 ABA에 덜 민감하다는 것을 확인하였다. 예컨대, 1.0 μM의 ABA 처리 후, pir1 돌연변이체의 발아율은 야생형 (WT) 식물에 비해 높았으나, 반면에 pp2ca 돌연변이체, pir1/pp2ca 돌연변이체 및 pir1-과발현 (OX) 식물의 발아율은 야생형 (WT) 식물보다 낮은 것을 확인하였다.As a result, as shown in Fig. 5A, in the germination analysis, the pp2ca mutant, the pir 1 / pp2ca double mutant and the PIR 1-overexpressed transgenic plant were sensitive to ABA, while the PIR 1 mutant was found to be less sensitive to ABA Respectively. For example, after 1.0 μM ABA treatment, the germination rate of the pir1 mutant was higher than that of the wild type (WT), whereas the germination rate of the pp2ca mutant, pir1 / pp2ca mutant and pir1-overexpressing (OX) ) Plants.

또한, ABA에 대한 자엽의 생장 및 뿌리 길이를 측정한 결과, 도 5c 내지 도 5e에 나타낸 바와 같이, 상기 종자의 발아율과 비슷하게 pir 1 돌연변이체가 ABA에 덜 민감하다는 것을 확인하였다.Further, as a result of measuring cotyledon growth and root length for ABA, it was confirmed that the pir 1 mutant was less sensitive to ABA, similar to the germination rate of the seed, as shown in Figs. 5C to 5E.

상기 결과에 따라서, pir1/pp2ca 이중 돌변변이 표현형이 pp2ca 돌연변이체와 유사하기 때문에, PIR 1이 PP2CA의 상위 신호로 작용한다는 것을 나타내며, PIR 1이 ABA에 반응하여 PP2CA를 유비퀴틴화하는 것을 보여주는 생화학적 분석과 일치한다.These results indicate that PIR 1 acts as an upstream signal of PP2CA because the pir1 / pp2ca double mutant phenotype is similar to the pp2ca mutant, indicating that PIR 1 is ubiquitinated by PP2CA in response to ABA Consistent with the analysis.

실시예Example 6.  6. PIRPIR 2와  2 and PP2Cs간의Between PP2Cs 상호 작용 확인  Confirm interaction

본 발명에 일실시예에 따르면, ABA 신호 조절에 있어서, PIR 1과 함께, 애기장대 게놈에서 PIR 2 (AT1G32530, 도 6a 및 도 6b 참조)의 PIR 1 동족체 (homologue)가 PP2Cs와 상호작용하는 것을 확인하였다.According to one embodiment of the present invention, in the ABA signal modulation, a PIR 1 homologue of PIR 2 (AT1G32530, see FIGS. 6A and 6B) interacts with PP2Cs in the Arabidopsis genome with PIR 1 Respectively.

보다 구체적으로, 본 발명자들은 초기 Y2H 스크리닝에서 PIR 2를 확인하지는 않았지만, PIR 2도 PP2C A군과 상호작용할 것을 예상했으며, 상기와 같은 가설을 검증하기 위해서, Y2H 및 BiFC 분석법을 각각 사용하여 PIR 2와 PP2CA를 포함하는 PP2C A군의 포괄적인 상호작용 분석을 수행하였다 (도 6c 및 도 6d 참조).More specifically, we did not identify PIR 2 in the initial Y2H screening, but PIR 2 was also expected to interact with the PP2C A group. To verify this hypothesis, we used the Y2H and BiFC assays to generate PIR 2 And a PP2CA group containing PP2CA (see Figures 6c and 6d).

그 결과, 도 6c에 나타낸 바와 같이, PIR 2가 PP2CA와 강하게 상호 작용하고, AHG 1과 AIP 2와는 약하게 상호 작용하는 것을 확인할 수 있었으며, 도 6d에 나타낸 바와 같이, 담배 (Nicotiana benthamiana)식물 세포에서 BiFC 분석 결과, 담배 (Nicotiana benthamiana) 표피 세포에서 PP2CA와 PIR 2의 동시 발현이 PP2CA와 PIR 2 사이의 물리적 상호 작용을 나타내는 핵에서만 YFP 신호를 생성하는 것을 확인할 수 있었는바, 이에 Y2H 분석 결과와 일치하는 것을 확인하였다.As a result, it was confirmed that PIR 2 strongly interacts with PP2CA and weakly interacts with AHG 1 and AIP 2, as shown in Fig. 6C, and as shown in Fig. 6D, in Nicotiana benthamiana plant cells BiFC analysis showed that the simultaneous expression of PP2CA and PIR 2 in tobacco ( Nicotiana benthamiana ) epidermal cells produced YFP signal only in the nucleus showing the physical interaction between PP2CA and PIR 2, .

PP2CA 내에서 PIRs과의 상호 작용을 담당하는 도메인을 확인하기 위해서, PP2CA의 몇몇 절단된 형태를 만들어 Y2H 시스템에서 PIRs과 상호 작용을 테스트한 결과, 도 6e에 나타낸 바와 같이, 포스파타아제 도메인이 PIRs과 상호 작용에 충분함을 보여주었으며, A타입 PP2C를 표적으로 하는 PIRs은 최초의 E3 리가아제이므로, PP2C-E3 리가아제 상호 작용을 보다 더 특성화하기 위한 유용한 모델 시스템으로 여겨진다. In order to identify the domain responsible for the interaction with PIRs in PP2CA, some truncated forms of PP2CA were generated and tested for interaction with PIRs in the Y2H system, indicating that the phosphatase domain had PIRs , And PIRs targeting A type PP2C are the first E3 ligases and are therefore considered useful model systems for further characterization of PP2C-E3 ligase interactions.

따라서, PIR 단백질 내에서 PP2CA의 포스파타아제 도메인과의 상호 작용을 담당하는 도메인을 확인하고자 하였으며, 그 결과, PIRs은 N-말단 도메인, 또꼬인나선 도메인 (coiled-cil) 및 RING zing finger 도메인의 세 가지 도메인으로 구성되며, 도 6f에 나타낸 바와 같이, RING zing finger 도메인이 PP2CA의 포스파타아제 도메인과 상호 작용하는 것을 확인할 수 있었다.Thus, we have attempted to identify the domain responsible for the interaction of PP2CA with the phosphatase domain in the PIR protein. As a result, the PIRs were found in the N-terminal domain, the coiled-cil and the RING zing finger domain As shown in FIG. 6F, it was confirmed that the RING zing finger domain interacts with the phosphatase domain of PP2CA.

PP2CA와 PIR 2 사이의 상호 작용이 PIR 2가 유비퀴틴-26S 프로테아솜 경로를 통해 PP2CA의 수준을 조절하는지를 확인하기 위해서, in vivo cell-free 분해 분석을 수행하였다.In vivo cell-free degradation assays were performed to confirm that the interaction between PP2CA and PIR 2 regulates the level of PP2CA through the ubiquitin-26S proteasome pathway.

보다 구체적으로, GSP-PP2CA 융합 단백질을 야생형 (WT)식물, pir 1 돌연변이체 및 pir 2 돌연변이체 (0 μM 또는 25 μM의 ABA로 2 시간 처리)로부터 제조된 조 추출물과 함께 30 분 동안 항온 배양하였다.More specifically, the GSP-PP2CA fusion protein was incubated for 30 minutes with crude extracts prepared from wild type (WT) plants, pir 1 mutants and pir 2 mutants (treated with 0 μM or 25 μM ABA for 2 hours) Respectively.

그 결과, 도 6g 및 도 6h에 나타낸 바와 같이, ABA 미처리시에는, GST-PP2CA 융합 단백질의 수준은 각각의 조 추출물 사이에 유의한 차이가 없었으나, ABA 처리 후, PP2CA의 안정성은 PIR 1 돌연변이체로부터 제조된 조 추출물과 거의 일치하지 않고, 반면에 PP2CA 수준은 야생형 (WT) 식물로부터 제조된 추출물 보다 PIR 2 돌연변이체로부터 제조된 추출물에서 덜 감소하는 것을 확인하였다.As a result, as shown in FIGS. 6G and 6H, the level of GST-PP2CA fusion protein was not significantly different between the crude extracts at the time of non-ABA treatment, but the stability of PP2CA after ABA treatment was significantly higher than that of PIR 1 mutant Sera extract prepared from the sieve, whereas the PP2CA level was found to be less in the extracts prepared from PIR 2 mutants than the extracts prepared from wild-type (WT) plants.

상기 결과로부터, ABA가 PIR 1 및 PIR 2의 활성을 조절함으로써, PP2CA 수준을 조절하는 것을 확인할 수 있었다.From the above results, it was confirmed that ABA regulates PP2CA level by regulating the activity of PIR 1 and PIR 2.

PIR 2 돌연변이체의 ABA 민감도를 결정하기 위해서, 유전자 분석을 수행하였다.To determine the ABA sensitivity of PIR 2 mutants, gene analysis was performed.

보다 구체적으로, PIR 2의 in vivo 기능을 확인하기 위해서, T-DNA 삽입 돌연변이 라인 및 상보적인 라인을 획득하여 (pir2, SALK 007984; 도 6i 참조), RT-PCR 분석을 수행한 결과, 도 6j에 나타낸 바와 같이, pir 2 돌연변이체에서 PIR2 전사물이 검출되지 않은 것을 확인하였다.More specifically, in order to confirm the in vivo function of PIR 2, RT-PCR analysis was performed by obtaining a T-DNA insertion mutation line and a complementary line (pir2, SALK 007984; see Fig. 6i) , It was confirmed that no PIR2 transcript was detected in the pir2 mutant.

또한, 발아 분석을 진행한 결과, 도 6k 및 도 6l에 나타낸 바와 같이, ABA 처리의 존재 또는 부재 하에서 야생형 (WT) 식물과 pir2 돌연변이 사이에 유의한 차이가 없음을 확인하였고, 묘목 단계에서 야생형 (WT) 식물과 pir 2 돌연변이의 표현형 사이의 녹화율 및 뿌리 길이에서 유의한 차이가 없음을 구체적으로 확인하였다 (도 6m, 도 6n, 도 6k, 도 6o 참조).As a result of the germination analysis, it was confirmed that there was no significant difference between wild type (WT) plants and pir2 mutants in the presence or absence of ABA treatment, as shown in FIGS. 6K and 61L, WT) plants and the phenotype of the pir 2 mutation were not significantly different (see Figs. 6M, 6N, 6K, and 6O).

그러나, PIR 2의 과발현은 ABA-매개된 발아 및 자엽 억제에 대한 감수성 증가시키고, 상기의 결과는 PIR 1의 보완에 기인한 것일 수 있는바, 본 발명자들은 pir1 및 pir2 이중 돌연변이를 제조하였다.However, overexpression of PIR 2 increased susceptibility to ABA-mediated germination and cotyledon inhibition, and the above results may be due to complementation of PIR 1, and we have produced pir1 and pir2 double mutants.

실시예Example 7.  7. PIRsPIRs 존재에 따른 ABA 민감도 확인 Confirm ABA sensitivity by presence

ABA에 의한 PP2CA의 분해에 있어서, PIR의 존재의 영향을 확인하기 위해서, 뿌리 길이를 측정하여 변이체들의 ABA 민감도를 확인하였다.In order to confirm the effect of the presence of PIR on the degradation of PP2CA by ABA, root length was measured and the ABA sensitivity of the mutants was confirmed.

그 결과, 도 7a 및 7b에 나타낸 바와 같이, 야생형 (WT) 식물과 비교하여, pir 1, pir 2 및 pir 1/pir 2 돌연변이체는 ABA-매개의 뿌리 성장 억제에 대한 감수성을 감소시켰으며, 이 때, pir 1/pir 2 이중 돌연변이체는 ABA에 대해 가장 무감각한 반면에, 야생형 (WT) 식물과 비교하여, pp2ca, pp2ca/pir 1 및 pp2ca/pir 2 돌연변이체는 ABA에 대해 매우 민감한 표현형을 나타내었다.As a result, as shown in FIGS. 7A and 7B, the pir 1, pir 2 and pir 1 / pir 2 mutants reduced the susceptibility to ABA-mediated root growth inhibition compared to the wild type (WT) At this time, the pir 1 / pir 2 double mutants were the most insensitive to ABA, whereas the pp2ca, pp2ca / pir 1 and pp2ca / pir 2 mutants, compared to the wild type (WT) Respectively.

상기에 결과는 PIR 2가 ABA 신호 전달에서 종자 발아 및 발아 후 성장을 조절하는데 있어서, PIR 1과 함께 부가적으로 작용한다는 것을 보여주는 것이다.The above results show that PIR 2 acts additionally with PIR 1 in regulating seed germination and post-germination growth in ABA signaling.

또한, PIR 1과 PIR 2가 동시에 PP2CA 분해를 촉진시키는 ABA의 기능에 영향을 주는지 확인하기 위해서, 전술한 바와 같이 야생형 (WT), pir 1 및 pir 1/pir 2 모종에 ABA를 처리하였다.In addition, wild type (WT), pir 1 and pir 1 / pir 2 seedlings were treated with ABA as described above to confirm that PIR 1 and PIR 2 simultaneously affect the function of ABA promoting PP2CA degradation.

그 결과, 도 7c 및 도 7d에 나타낸 바와 같이, 야생형 (WT) 식물에서 제조한 cell-free 추출물과 비교하여 pir 1 돌연변이체로부터 제조된 cell-free 추출물에서 PP2CA 분해가 더 느리게 일어났으나, pir 1/pir 2 돌연변이체로부터 제조된 cell-free 추출물에서는 PP2CA 분해가 더 빠르게 일어나는 것을 확인하였다.As a result, PP2CA degradation occurred more slowly in the cell-free extract prepared from the pir 1 mutant than in the cell-free extract prepared in the wild type (WT) plant, as shown in FIGS. 7C and 7D, 1 / pir 2 mutants, PP2CA degradation occurred more rapidly in cell-free extracts.

pir 1 돌연변이 보다 pir 1/pir 2 돌연변이에서 더 높은 PP2CA 분해율은 pir 1/pir 2 돌연변이체의 ABA-민감성 표현형이 더 높다는 것을 보여주는 것이다.The higher PP2CA degradation rate in the pir 1 / pir 2 mutation than the pir 1 mutation shows that the pir 1 / pir 2 mutant's ABA-sensitive phenotype is higher.

상기 결과에 따라 PP2CA의 안정성이 PIR 1 및 PIR 2에 의존하고, 26S 프로테아솜 복합체에 의해 조절될 수 있음을 확인할 수 있었다.Based on the results, it was confirmed that the stability of PP2CA depends on PIR 1 and PIR 2 and can be controlled by the 26S proteasome complex.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

<110> Chung-Ang University Industry-Academy Cooperation Foundation <120> Method for improving the resistance to drought stress using RING finger E3 ligase PIR in plants <130> MP17-036 <160> 4 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 2136 <212> DNA <213> PP2CA interacting RING finger protein 1_PIR 1 <400> 1 atgggttgta ctgtgaggga gaagcatgtt agaccaaacc ggaagaccag atccgtgaaa 60 cccgaattcg atccgtgttg tttgctcgac aggacggctc tatcgaaatc gattgttgaa 120 tcgagtctta agcatcttgt ttatcatccg ggtcttctcg attcgtgtcc agagtcaaac 180 cctagtggca gttttgagga taataatggt tggggttatt gtacggagga gcaattagag 240 gatattttgt tgaaacattt ggagtattta tacaatgaag cgatttcgaa gcttgtgggt 300 tctggttatg atgaggatgt ggcgttgaga gctgttctta gtaatgggta ttgttatggt 360 ggaatggatg ttatgactaa tattcttcat aattcgttgg cttatcttaa gagtaatact 420 ggtgaaggta gtaatgtgaa caatgaggat caatcagaga cggtttttac ggatttgaga 480 cagttggagg agtattcact tgcgggtatg gtttatttgt tgcaacaagt taaacctaat 540 ttgagtaaag gtgatgcaat gtggtgtttg ctaatgagtg agcttcatgt tgggagggcg 600 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tcacggcatg catggaggcc tcgaagaaag agaaaaaatg cttaaagaaa 1500 ctactggcgt gggagaagca gaaaatgaag ttgcaggacg agattacagc tgagaaagag 1560 aagattaagg cactcaatag agctttagct cagatcactc aggaagaaaa agaatatgag 1620 gcgaaatgga ggcaggagca gaaagctaag gagcaagttt tggctcaagt ggaagaagaa 1680 cagcgctcga aggaagcaat tgaggctagc aacaagagaa aggtggaaag cctgcggtta 1740 aagatcgaaa tagacttcca gagacacaaa gatgatctcc aaagactgga acaagagctg 1800 tctcggctca acaaagcctc ttcaactgac tcaagcctcc aatccaataa cacctctcac 1860 acaaaggtga aatcagacaa gtcgaaggga gaaacaatgt ctaagctgct tgaagagctg 1920 aataggcttg atggatcata tgagaaggaa gcaaactatg accgggaatg tctgatctgc 1980 atgaaagatg aggtttcggt tgtgtttctc ccttgtgctc accaagtggt ctgtgcgagc 2040 tgcagcgata gcttcatggg cagtggcaaa gcgacctgtc cttgttgcag agctccggtt 2100 cagcagagaa tccgtgtctt tggagcgagt tcttag 2136 <210> 2 <211> 2136 <212> DNA <213> PP2CA interacting RING finger protein 2_PIR 2 <400> 2 atgggttgta ctgtgaggga gaagcacgtg aaaccgaccc gtaggatcaa agccgctgca 60 tttagatccg acccaccgtt 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Ile Lys Ala Leu Asn Arg Ala 515 520 525 Leu Ala Gln Ile Thr Gln Glu Glu Lys Glu Tyr Glu Ala Lys Trp Arg 530 535 540 Gln Glu Gln Lys Ala Lys Glu Gln Val Leu Ala Gln Val Glu Glu Glu 545 550 555 560 Gln Arg Ser Lys Glu Ala Ile Glu Ala Ser Asn Lys Arg Lys Val Glu 565 570 575 Ser Leu Arg Leu Lys Ile Glu Ile Asp Phe Gln Arg His Lys Asp Asp 580 585 590 Leu Gln Arg Leu Glu Gln Glu Leu Ser Arg Leu Asn Lys Ala Ser Ser 595 600 605 Thr Asp Ser Ser Leu Gln Ser Asn Asn Thr Ser His Thr Lys Val Lys 610 615 620 Ser Asp Lys Ser Lys Gly Glu Thr Met Ser Lys Leu Leu Glu Glu Leu 625 630 635 640 Asn Arg Leu Asp Gly Ser Tyr Glu Lys Glu Ala Asn Tyr Asp Arg Glu 645 650 655 Cys Leu Ile Cys Met Lys Asp Glu Val Ser Val Val Phe Leu Pro Cys 660 665 670 Ala His Gln Val Val Cys Ala Ser Cys Ser Asp Ser Phe Met Gly Ser 675 680 685 Gly Lys Ala Thr Cys Pro Cys Cys Arg Ala Pro Val Gln Gln Arg Ile 690 695 700 Arg Val Phe Gly Ala Ser Ser 705 710 <210> 4 <211> 711 <212> PRT <213> PP2CA interacting RING finger protein 2_PIR 2 <400> 4 Met Gly Cys Thr Val Arg Glu Lys His Val Lys Pro Thr Arg Arg Ile 1 5 10 15 Lys Ala Ala Ala Phe Arg Ser Asp Pro Pro Leu Cys Trp Val Glu Lys 20 25 30 Ile Ala Met Ser Gln Ser Ile Val Glu Asn Leu Val Tyr His Pro Gly 35 40 45 Leu Thr Asp Ser Gly Ser Val Asn Leu Asn Ser Val Thr Glu Asn Pro 50 55 60 Glu Glu Asn Phe Trp Ala Tyr Cys Thr Glu Glu His Leu Glu Glu Ile 65 70 75 80 Leu Leu Lys His Leu Glu Phe Leu Tyr Asn Gln Ala Val Ser Lys Leu 85 90 95 Leu Glu Leu Gly Tyr Glu Glu Arg Val Ala Leu Lys Ala Val Leu Ser 100 105 110 Asn Gly His Cys Tyr Gly Glu Leu Asp Val Leu Thr Asn Ile Val Asn 115 120 125 Asn Ser Leu Ser Tyr Leu Asn Ser Gly Gly Gly Gly Gly Gly Ser Asn 130 135 140 Gly Asn Gly Glu Asp Arg Thr Glu Thr Gly Phe Thr Asp Leu Arg Asp 145 150 155 160 Leu Glu Glu Tyr Ser Leu Ala Gly Met Ile Tyr Leu Leu Gln Gln Val 165 170 175 Lys Pro Asn Leu Ser Lys Gly Asp Ala Met Trp Cys Leu Leu Met Ser 180 185 190 Glu Leu His Val Gly Arg Ala Ser Thr Leu Asp Val Pro Thr Asn Arg 195 200 205 Ser Ser Cys 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gaggaaagac tgggctcaga agaaggcaat gcaagctgcc 1200 caaaaggtca gcgatgaact gtccgagctt aaatcgttga ggagtgagag agaggaaatt 1260 cagcgggtga aaaaggggaa acaaactcgt gaggactcaa ccttgaaaaa attatcagag 1320 atggaaaatg ctcttagaaa agctagcggt caagttgaca aggcaaatgc ggtagtaagg 1380 gcacttgaga acgaaagtgc agaaatccgg gcggaaatgg aagcttccaa attaagtgca 1440 tcagaatcgc tcacggcatg catggaggcc tcgaagaaag agaaaaaatg cttaaagaaa 1500 ctactggcgt gggagaagca gaaaatgaag ttgcaggacg agattacagc tgagaaagag 1560 aagattaagg cactcaatag agctttagct cagatcactc aggaagaaaa agaatatgag 1620 gcgaaatgga ggcaggagca gaaagctaag gagcaagttt tggctcaagt ggaagaagaa 1680 cagcgctcga aggaagcaat tgaggctagc aacaagagaa aggtggaaag cctgcggtta 1740 aagatcgaaa tagacttcca gagacacaaa gatgatctcc aaagactgga acaagagctg 1800 tctcggctca acaaagcctc ttcaactgac tcaagcctcc aatccaataa cacctctcac 1860 acaaaggtga aatcagacaa gtcgaaggga gaaacaatgt ctaagctgct tgaagagctg 1920 aataggcttg atggatcata tgagaaggaa gcaaactatg accgggaatg tctgatctgc 1980 atgaaagatg aggtttcggt tgtgtttctc ccttgtgctc accaagtggt ctgtgcgagc 2040 tgcagcgata gcttcatggg cagtggcaaa gcgacctgtc cttgttgcag agctccggtt 2100 cagcagagaa tccgtgtctt tggagcgagt tcttag 2136 <210> 2 <211> 2136 <212> DNA <213> PP2CA interacting RING finger protein 2_PIR 2 <400> 2 atgggttgta ctgtgaggga gaagcacgtg aaaccgaccc gtaggatcaa agccgctgca 60 tttagatccg acccaccgtt atgttgggtc gagaagattg ctatgtcaca atcaattgtt 120 gagaaccttg tttatcatcc tggtcttact gattccggtt ctgtcaattt gaattccgtt 180 actgagaatc ctgaggagaa tttttgggca tattgtacag aggagcattt ggaagagatt 240 ttgctgaaac atttggagtt tttgtataat caagctgttt ctaagcttct tgaattgggc 300 tatgaggaac gtgttgcgtt gaaagcggtt ttgagtaatg gacactgtta tggtgaattg 360 gatgtgttga ctaatatagt gaataattca ttatcttatt tgaatagtgg tggaggtgga 420 ggtgggagta atgggaacgg tgaggatcga acggagactg gttttacgga tttgagagat 480 ttggaggagt attcgcttgc gggtatgatt tacttgttgc aacaagttaa gcctaatttg 540 agtaaaggtg atgcaatgtg gtgtttgtta atgagtgagc tccatgttgg tagggcaagt 600 actctggatg tcccaacgaa taggtctagt tgttgtacta aggaagatag caatgtagaa 660 gatgttggta cgggtggtac tctagatatt gctggtttta tggcaccagc gttgtgtcga 720 ttccatggag gttggggttt tgggaatggg ggaggacctg agttttctgg taatgggttt 780 tctatgaaag gtgctgagtt gaagttgcag agagagattg attgtcctaa aaggtttaat 840 ctttcgccat ccatgaagtc cttgttgaag cggaatgttg cagcgtttgc tgctgggtat 900 cgtgctagta tgaagcagaa gcaaatacag tcgtctgata ctattggtga tagcaaagct 960 tgtaatgatc ctgcaattgt gaagagttgt gggcagcaac cacgtaagtc agggagtgaa 1020 gaaagtgtta gtacggtgtt ggagaaattt cgtgatctga accttgatga taatctggaa 1080 tcggtgggtg tggatgataa ggattgtgtg atagtcgatc tgcttcatca ggttaaggat 1140 ttcgagaaga aagtaaagga aaggaaagag tgggctcaga agaacgcaat gcaagccgca 1200 caaaaggtca gcgaggaatt agctgagctt aaaacattga gtagtgaaag agaaggaatc 1260 caactgctga aaaaggggaa acaggctgtt gaagaatcaa ctgcgaaaag atttactgac 1320 aaggaaattg aactcagaaa agcttgcagt caaaatgaca gggccaatgt aattgtaaga 1380 aagcttgaga atcaaaatgc agagattcga gcagagcggg agggatccaa attaagtgca 1440 tcagaatcgc ttaaagcgtg catggaagca tcaaagaagg agaaaaaatg cttgaagaag 1500 cttgtggcat gggagaaaca gatattgaag ttgcaggatg agattacagc tgaaaaagaa 1560 aagattaagg ccctatataa gactttagct caaatcacag agtatgaaaa ggagattgag 1620 gcgaaatgga ggcaagagca gaaggcaaaa gaggaggctc tggctcaaat ggaggaagaa 1680 caacgctcaa aagaagcagc tgagggtcac aacaagagaa agcttgagac tttacgactc 1740 aaaattgaac tagacttcca aagacacaaa gacgatcacc aaagactgga gcaagaactc 1800 ggtcgactca aagcctcttc agatagtgac tcaagccaca tatccaacaa cgcttggaaa 1860 cccaaaaaat ctcaaggaga aaacattgct aagctgcttg aagaaattga taagcttgaa 1920 gggtcttatg acaatgaagc aaactatgat cgagaatgca taatctgtat gaaagatgaa 1980 gtctctgtgg tgtttcttcc ttgtgcgcat caagttgtgt gtggtagttg cagtgatagc 2040 ttcttcgcga gcaacaacgg cggaagcaaa gtcacttgtc cttgttgccg aggtttggtt 2100 cagcagcgaa tccgtatctt tggagcaacc tcataa 2136 <210> 3 <211> 711 <212> PRT <213> PP2CA interacting RING finger protein 1_PIR 1 <400> 3 Met Gly Cys Thr Val Arg Glu Lys His Val Arg Pro Asn Arg Lys Thr   1 5 10 15 Arg Ser Val Lys Pro Glu Phe Asp Pro Cys Cys Leu Leu Asp Arg Thr              20 25 30 Ala Leu Ser Lys Ser Ile Val Glu Ser Ser Leu Lys His Leu Val Tyr          35 40 45 His Pro Gly Leu Leu Asp Ser Cys Pro Glu Ser Asn Pro Ser Gly Ser      50 55 60 Phe Glu Asp Asn Asn Gly Trp Gly Tyr Cys Thr Glu Glu Gln Leu Glu  65 70 75 80 Asp Ile Leu Leu Lys His Leu Glu Tyr Leu Tyr Asn Glu Ala Ile Ser                  85 90 95 Lys Leu Val Gly Ser Gly Tyr Asp Glu Asp Val Ala Leu Arg Ala Val             100 105 110 Leu Ser Asn Gly Tyr Cys Tyr Gly Gly Met Asp Val Met Thr Asn Ile         115 120 125 Leu His Asn Ser Leu Ala Tyr Leu Lys Ser Asn Thr Gly Glu Gly Ser     130 135 140 Asn Val Asn Asn Glu Asp Gln Ser Glu Thr Val Phe Thr Asp Leu Arg 145 150 155 160 Gln Leu Glu Glu Tyr Ser Leu Ala Gly Met Val Tyr Leu Leu Gln Gln                 165 170 175 Val Lys Pro Asn Leu Ser Lys Gly Asp Ala Met Trp Cys Leu Leu Met             180 185 190 Ser Glu Leu His Val Gly Arg Ala Ser Thr Met Asp Ile Pro Ser Ser         195 200 205 Gly Lys Gly Asp Ser Ser Asn Val Gly Val Gly Gly Ala Ser Ser Thr     210 215 220 Val Asn Gly Val Gly Gly Ala Ile Ala Pro Ala Leu Cys Arg Phe His 225 230 235 240 Gly Gly Trp Gly Phe Gly Asn Gly Lys Gly Pro Lys Phe Ser Gly Asn                 245 250 255 Gly Phe Ser Leu His Ser Glu Glu Leu Thr Leu Gln Arg Glu Ile Asp             260 265 270 Cys Pro Arg Arg Phe Asn Leu Ser Pro Ser Met Lys Ser Leu Leu Arg         275 280 285 Glu Asn Val Ala Phe Ala Ala Gly Tyr Arg Ala Ser Met Glu Gln     290 295 300 Lys Lys Gln Val Gln Met Gln Ser Glu Thr Ser Gly Thr Ser Leu Ser 305 310 315 320 Cys Thr Ala Ala Ala Thr His Ser Glu Lys Cys Glu Gln Pro His Val                 325 330 335 Phe Gly Ser Glu Glu Cys Phe Ser Ser Val Leu Glu Lys Phe Arg Asp             340 345 350 Leu Asn Leu Asp Asp Asn Val Asp Ser Ala Pro Glu Glu Leu Lys Asp         355 360 365 Asp Ala Leu Ile Gly Leu Leu Gln Gln Val Gln Asp Leu Lys Lys Gln     370 375 380 Leu Lys Glu Arg Lys Asp Trp Ala Gln Lys Lys Ala Met Gln Ala Ala 385 390 395 400 Gln Lys Val Ser Asp Glu Leu Ser Glu Leu Lys Ser Leu Arg Ser Glu                 405 410 415 Arg Glu Glu Ile Gln Arg Val Lys Lys Gly Lys Gln Thr Arg Glu Asp             420 425 430 Ser Thr Leu Lys Lys Leu Ser Glu Met Glu Asn Ala Leu Arg Lys Ala         435 440 445 Ser Gly Gln Val Asp Lys Ala Asn Ala Val Val Arg Ala Leu Glu Asn     450 455 460 Glu Ser Ala Glu Ile Arg Ala Glu Met Glu Ala Ser Lys Leu Ser Ala 465 470 475 480 Ser Glu Ser Leu Thr Ala Cys Met Glu Ala Ser Lys Lys Glu Lys Lys                 485 490 495 Cys Leu Lys Lys Leu Leu Ala Trp Glu Lys Gln Lys Met Lys Leu Gln             500 505 510 Asp Glu Ile Thr Ala Glu Lys Glu Lys Ile Lys Ala Leu Asn Arg Ala         515 520 525 Leu Ala Gln Ile Thr Gln Glu Glu Lys Glu Tyr Glu Ala Lys Trp Arg     530 535 540 Gln Gln Lys Ala Lys Glu Gln Val Leu Ala Gln Val Glu Glu Glu 545 550 555 560 Gln Arg Ser Lys Glu Ala Ile Glu Ala Ser Asn Lys Arg Lys Val Glu                 565 570 575 Ser Leu Arg Leu Lys Ile Glu Ile Asp Phe Gln Arg His Lys Asp Asp             580 585 590 Leu Gln Arg Leu Glu Gln Glu Leu Ser Arg Leu Asn Lys Ala Ser Ser         595 600 605 Thr Asp Ser Ser Leu Gln Ser Asn Asn Thr Ser His Thr Lys Val Lys     610 615 620 Ser Asp Lys Ser Lys Gly Glu Thr Met Ser Lys Leu Leu Glu Glu Leu 625 630 635 640 Asn Arg Leu Asp Gly Ser Tyr Glu Lys Glu Ala Asn Tyr Asp Arg Glu                 645 650 655 Cys Leu Ile Cys Met Lys Asp Glu Val Ser Val Val Phe Leu Pro Cys             660 665 670 Ala His Gln Val Val Cys Ala Ser Cys Ser Asp Ser Phe Met Gly Ser         675 680 685 Gly Lys Ala Thr Cys Pro Cys Cys Arg Ala Pro Val Gln Gln Arg Ile     690 695 700 Arg Val Phe Gly Ala Ser Ser 705 710 <210> 4 <211> 711 <212> PRT <213> PP2CA interacting RING finger protein 2_PIR 2 <400> 4 Met Gly Cys Thr Val Arg Glu Lys His Val Lys Pro Thr Arg Arg Ile   1 5 10 15 Lys Ala Ala Phe Arg Ser Asp Pro Pro Leu Cys Trp Val Glu Lys              20 25 30 Ile Ala Met Ser Gln Ser Ile Val Glu Asn Leu Val Tyr His Pro Gly          35 40 45 Leu Thr Asp Ser Gly Ser Val Asn Leu Asn Ser Val Thr Glu Asn Pro      50 55 60 Glu Glu Asn Phe Trp Ala Tyr Cys Thr Glu Glu His Leu Glu Glu Ile  65 70 75 80 Leu Leu Lys His Leu Glu Phe Leu Tyr Asn Gln Ala Val Ser Lys Leu                  85 90 95 Leu Glu Leu Gly Tyr Glu Glu Arg Val Ala Leu Lys Ala Val Leu Ser             100 105 110 Asn Gly His Cys Tyr Gly Glu Leu Asp Val Leu Thr Asn Ile Val Asn         115 120 125 Asn Ser Leu Ser Tyr Leu Asn Ser Gly Gly Gly Gly Gly Gly Gly Ser Asn     130 135 140 Gly Asn Gly Glu Asp Arg Thr Glu Thr Gly Phe Thr Asp Leu Arg Asp 145 150 155 160 Leu Glu Glu Tyr Ser Leu Ala Gly Met Ile Tyr Leu Leu Gln Gln Val                 165 170 175 Lys Pro Asn Leu Ser Lys Gly Asp Ala Met Trp Cys Leu Leu Met Ser             180 185 190 Glu Leu His Val Gly Arg Ala Ser Thr Leu Asp Val Pro Thr Asn Arg         195 200 205 Ser Ser Cys Cys Thr Lys Glu Asp Ser Asn Val Glu Asp Val Gly Thr     210 215 220 Gly Gly Thr Leu Asp Ile Ala Gly Phe Met Ala Pro Ala Leu Cys Arg 225 230 235 240 Phe His Gly Gly Trp Gly Phe Gly Asn Gly Gly Gly Pro Glu Phe Ser                 245 250 255 Gly Asn Gly Phe Ser Met Lys Gly Ala Glu Leu Lys Leu Gln Arg Glu             260 265 270 Ile Asp Cys Pro Lys Arg Phe Asn Leu Ser Pro Ser Met Lys Ser Leu         275 280 285 Leu Lys Arg Asn Val Ala Phe Ala Ala Gly Tyr Arg Ala Ser Met     290 295 300 Lys Gln Lys Gln Ile Gln Ser Ser Asp Thr Ile Gly Asp Ser Lys Ala 305 310 315 320 Cys Asn Asp Pro Ala Ile Val Lys Ser Cys Gly Gln Gln Pro Arg Lys                 325 330 335 Ser Gly Ser Glu Glu Ser Val Ser Thr Val Leu Glu Lys Phe Arg Asp             340 345 350 Leu Asn Leu Asp Asp Asn Leu Glu Ser Val Gly Val Asp Asp Lys Asp         355 360 365 Cys Val Ile Val Asp Leu Leu His Gln Val Lys Asp Phe Glu Lys Lys     370 375 380 Val Lys Glu Arg Lys Glu Trp Ala Gln Lys Asn Ala Met Gln Ala Ala 385 390 395 400 Gln Lys Val Ser Glu Glu Leu Ala Glu Leu Lys Thr Leu Ser Ser Glu                 405 410 415 Arg Glu Gly Ile Gln Leu Leu Lys Lys Gly Lys Gln Ala Val Glu Glu             420 425 430 Ser Thr Ala Lys Arg Phe Thr Asp Lys Glu Ile Glu Leu Arg Lys Ala         435 440 445 Cys Ser Gln Asn Asp Arg Ala Asn Val Ile Val Arg Lys Leu Glu Asn     450 455 460 Gln Asn Ala Glu Ile Arg Ala Glu Arg Glu Gly Ser Lys Leu Ser Ala 465 470 475 480 Ser Glu Ser Leu Lys Ala Cys Met Glu Ala Ser Lys Lys Glu Lys Lys                 485 490 495 Cys Leu Lys Lys Leu Val Ala Trp Glu Lys Gln Ile Leu Lys Leu Gln             500 505 510 Asp Glu Ile Thr Ala Glu Lys Glu Lys Ile Lys Ala Leu Tyr Lys Thr         515 520 525 Leu Ala Gln Ile Thr Glu Tyr Glu Lys Glu Ile Glu Ala Lys Trp Arg     530 535 540 Glu Glu Gln Lys Ala Lys Glu Glu Ala Leu Ala Gln Met Glu Glu Glu 545 550 555 560 Gln Arg Ser Lys Glu Ala Ala Glu Gly His Asn Lys Arg Lys Leu Glu                 565 570 575 Thr Leu Arg Leu Lys Ile Glu Leu Asp Phe Gln Arg His Lys Asp Asp             580 585 590 His Gln Arg Leu Glu Gln Glu Leu Gly Arg Leu Lys Ala Ser Ser Asp         595 600 605 Ser Asp Ser Ser His Ile Ser Asn Asn Ala Trp Lys Pro Lys Lys Ser     610 615 620 Gln Gly Glu Asn Ile Ala Lys Leu Leu Glu Glu Ile Asp Lys Leu Glu 625 630 635 640 Gly Ser Tyr Asp Asn Glu Ala Asn Tyr Asp Arg Glu Cys Ile Ile Cys                 645 650 655 Met Lys Asp Glu Val Ser Val Val Phe Leu Pro Cys Ala His Gln Val             660 665 670 Val Cys Gly Ser Cys Ser Asp Ser Phe Phe Ala Ser Asn Asn Gly Gly         675 680 685 Ser Lys Val Thr Cys Pro Cys Cys Arg Gly Leu Val Gln Gln Arg Ile     690 695 700 Arg Ile Phe Gly Ala Thr Ser 705 710

Claims (9)

건조 스트레스에 대한 양성적 조절인자 (positive regulator) 단백질을 암호화하는 PIR (PP2CA interacting RING finger protein) 유전자로서,
상기 PIR 유전자는 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 PIR 1 (PP2CA interacting RING finger protein 1) 유전자 또는 서열번호 2의 염기서열로 이루어진 PIR 2 (PP2CA interacting RING finger protein 2) 유전자인 것을 특징으로 하는, 유전자.
As a PIR (PP2CA interacting RING finger protein) gene encoding a positive regulator protein for dry stress,
Wherein the PIR gene is a PIR1 (PP2CA interacting RING finger protein 1) gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or a PIR2 (PP2CA interacting RING finger protein 2) gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: .
PIR (PP2CA interacting RING finger protein) 단백질의 발현 또는 활성 증진제를 유효성분으로 포함하는, 식물체의 건조 스트레스 저항성 조성물.
A dry stress-resistant composition of a plant comprising as an active ingredient an expression or activity enhancer of PIR (PP2CA interacting RING finger protein) protein.
제2항에 있어서, 상기 PIR (PP2CA interacting RING finger protein) 단백질은 서열번호 3으로 표시되는 아미노산 서열로 이루어진 PIR 1 (PP2CA interacting RING finger protein 1) 단백질 또는 서열번호 4로 표시되는 아미노산 서열로 이루어진 PIR 2 (PP2CA interacting RING finger protein 2) 단백질인 것을 특징으로 하는, 조성물.
3. The method of claim 2, wherein the PIR (PP2CA interacting RING finger protein) protein comprises PIR1 (PP2CA interacting RING finger protein 1) protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 or PIR 2 &lt; / RTI &gt; (PP2CA interacting RING finger protein 2) protein.
하기의 단계를 포함하는, 식물체의 건조 스트레스 저항성 증가방법:
(a) PIR (PP2CA interacting RING finger protein) 단백질을 암호화하는 유전자를 식물체에 형질전환시키는 단계, 및
(b) 상기 형질전환된 식물체에서 PIR (PP2CA interacting RING finger protein) 단백질을 과발현시키는 단계.
A method for increasing the dry stress resistance of a plant comprising the steps of:
(a) transforming a plant with a gene encoding a PIR (PP2CA interacting RING finger protein) protein, and
(b) overexpressing the PIR (PP2CA interacting RING finger protein) protein in the transformed plant.
제4항에 있어서, 상기 PIR 단백질을 암호화하는 유전자는 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 PIR 1 (PP2CA interacting RING finger protein 1) 유전자 또는 서열번호 2의 염기서열로 이루어진 PIR 2 (PP2CA interacting RING finger protein 2) 유전자인 것을 특징으로 하는, 방법.
5. The method according to claim 4, wherein the gene encoding the PIR protein is selected from the group consisting of PIR1 (PP2CA interacting RING finger protein 1) gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or PIR2 (PP2CA interacting RING finger protein 2) gene. &Lt; / RTI &gt;
제4항에 있어서, 상기 PIR 단백질은 서열번호 3으로 표시되는 아미노산 서열로 이루어진 PIR 1 (PP2CA interacting RING finger protein 1) 단백질 또는 서열번호 4로 표시되는 아미노산 서열로 이루어진 PIR 2 (PP2CA interacting RING finger protein 2) 단백질인 것을 특징으로 하는, 방법.
5. The method of claim 4, wherein the PIR protein comprises a PIR 1 (PP2CA interacting RING finger protein 1) protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 or a PIR 2 (PP2CA interacting RING finger protein 2) protein.
제4항에 있어서, 상기 PIR 단백질을 암호화하는 유전자는 식물세포 발현벡터를 통하여 식물체에 형질전환되는 것을 특징으로 하는, 방법.
5. The method according to claim 4, wherein the gene encoding the PIR protein is transformed into a plant through a plant cell expression vector.
제4항에 방법에 의해 건조 스트레스 저항성이 증진된 형질전환 식물체.
A transgenic plant having enhanced dry stress resistance by the method of claim 4.
제8항에 있어서, 상기 식물체는 애기장대인 것을 특징으로 하는, 형질전환 식물체.9. The transgenic plant according to claim 8, wherein the plant is a Arabidopsis thaliana.
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