KR20190044442A - Use of VP1 gene from Oryza sativa as regulator of yield and environmental stresses - Google Patents

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KR20190044442A KR1020170136887A KR20170136887A KR20190044442A KR 20190044442 A KR20190044442 A KR 20190044442A KR 1020170136887 A KR1020170136887 A KR 1020170136887A KR 20170136887 A KR20170136887 A KR 20170136887A KR 20190044442 A KR20190044442 A KR 20190044442A
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Abstract

The present invention relates to a use of vacuolar pyrophosphatase (VP) genes derived from Oryza sativa as a regulator for yield and environmental stress. More particularly, the present invention relates to a method for producing a plant having enhanced yield and environmental stress tolerance with a recombinant vector comprising VP genes derived from Oryza sativa, and a plant or a seed thereof produced by the method, and a composition for enhancing yield and environmental stress tolerance comprising the VP genes.

Description

벼 유래의 V P 유전자의 수확량 및 환경 스트레스 조절자로서의 용도{Use of VP1 gene from Oryza sativa as regulator of yield and environmental stresses}[0002] The yield of V P gene from rice and its use as an environmental stress moderator are described in < RTI ID = 0.0 > U. < / RTI >

본 발명은 벼 유래의 VP 유전자의 수확량 및 환경 스트레스 조절자로서의 용도에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 벼 (Oryza sativa) 유래 VP (vacuolar pyrophosphatase) 유전자를 이용하여 벼의 수확량을 증가시키는 방법, 상기 VP 유전자를 이용한 수확량이 증가된 형질전환 벼의 제조 방법, 벼 유래 VP 유전자를 이용하여 벼의 환경 스트레스 내성을 증가시키는 방법, 상기 VP 유전자를 이용한 환경 스트레스 내성이 증가된 형질전환 벼의 제조 방법, 상기 방법에 의해 제조된 환경 스트레스 내성이 증가된 형질전환 벼 및 이의 바이오매스 및 상기 VP 유전자를 포함하는 벼의 환경 스트레스 내성 증진용 조성물에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a method of increasing the yield of rice using VP (vacuolar pyrophosphatase) gene derived from rice ( Oryza sativa ), a method of increasing the yield of VP A method for increasing resistance to environmental stress in rice using VP gene derived from rice, a method for producing transgenic rice having increased environmental stress tolerance using the VP gene, a method for producing transgenic rice, And a biomass thereof and a composition for promoting environmental stress tolerance of rice comprising the VP gene.

소득의 증대와 문화 수준의 향상으로 우리는 보다 건강하고 풍요로운 삶을 영유하고 있다. 이러한 시대적 변화에 호응하여 다양한 소비자 기호에 맞는 식량의 생산이 필요하다. 특히 맛과 질 그리고 영양가 등이 높은 고품질의 품종 생산으로 농가와 소비자 모두를 만족시켜야 한다. 최근 벼의 유전체 서열이 판독됨으로써 수많은 벼유전자 기능을 분석할 수 있는 근간이 성립되었다. 이를 이용하여 유용 유전자를 분리하고 새 시대가 원하는 우수 벼 품종을 생산하는 기술의 개발이 필요하다. With the increase of income and the improvement of culture level, we are living a healthier and more affluent life. In response to these changes in the times, it is necessary to produce food that meets various consumer preferences. In particular, farmers and consumers should be satisfied with the production of high quality varieties with high taste, quality and nutritional value. Recently, the genome sequence of rice has been read to establish a basis for analysis of numerous rice gene functions. It is necessary to develop a technology to isolate useful genes and to produce excellent rice varieties desired by the new era.

다행히 최근 벼 유전체 서열의 해독으로 대부분의 유전자가 정체를 드러냈고, 이들 유전자의 기능을 보다 손쉽게 분석할 수 있는 자원인 삽입 변이체 집단이 구축되었다. 따라서 이러한 자원을 효과적으로 활용하여 유용 유전자 기능을 분석하고 이를 활용하여 우수 벼 품종을 생산하는 기술을 확보할 필요가 크다. Fortunately, most of the genes have been cloned due to the detoxification of the rice genome sequence, and a group of insertion mutants has been constructed, which is a resource for easier analysis of the functions of these genes. Therefore, it is necessary to utilize these resources effectively to analyze useful gene functions and utilize them to secure technology for producing excellent rice varieties.

본 발명자들은 우수 벼 품종 생산을 위한 연구를 지속적으로 해 오고 있으며, 벼 유래 dhar 유전자(한국 공개특허 10-2013-0022564호), mdhar(한국 공개특허 10-2013-0022561호) 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 식물세포에 형질 전환하여 수확량 증가 및 스트레스 내성 효과를 가지는 식물체를 생산하는 기술에 대해 이미 특허출원을 진행한 바 있으며, 이밖에도 벼 유전자 기능 연구 및 여러 식물 유래의 유전자 삽입체에 대한 연구를 지속적으로 진행해오고 있다. The present inventors have been continuously studying for the production of superior rice varieties and have found that the recombinant DNA of the present invention can be used for recombinant production of dhar genes derived from rice (Korean Patent Laid-open No. 10-2013-0022564), mdhar (Korean Patent Laid-open No. 10-2013-0022561) We have already filed a patent application for the production of plants with the effect of increasing yield and resistance to stress by transforming the vector into plant cells. In addition, we have continued research on gene functions of rice and various plant-derived gene inserts .

대한민국 공개특허 제10-2013-0022564호Korean Patent Publication No. 10-2013-0022564 대한민국 공개특허 제10-2013-0022561호Korean Patent Publication No. 10-2013-0022561

본 발명은 상기 연구의 결과로서, 본 발명자들은 벼 유래의 VP 유전자를 도입시킨 형질전환 벼가 수확량이 증가되고, 환경 스트레스에 대한 내성이 증가된 사실을 확인함으로써 본 발명을 완성하게 되었다. As a result of the above study, the inventors of the present invention have completed the present invention by confirming that the yield of transgenic rice introduced with VP gene derived from rice increased and resistance to environmental stress was increased.

따라서, 본 발명의 목적은 벼 유래의 VP 유전자를 이용하여 수확량이 증가된 식물체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a plant having an increased yield by using VP gene derived from rice.

본 발명의 다른 목적은 벼 유래 VP 유전자를 포함하는, 식물체의 수확량 증가용 조성물을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a composition for increasing the yield of a plant, which comprises a rice-derived VP gene.

본 발명의 또 다른 목적은 벼 유래의 VP 유전자를 이용하여 환경 스트레스 내성이 증진된 식물체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide a method for producing a plant having enhanced environmental stress tolerance by using a VP gene derived from rice.

본 발명의 또 다른 목적은 벼 유래 VP 유전자를 포함하는, 식물체의 스트레스 내성 증진용 조성물을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a composition for promoting stress tolerance of a plant, which comprises a VP gene derived from rice.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 상기 벼 유래의 VP 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 식물세포를 형질전환하는 단계 및 상기 형질전환된 식물세포로부터 식물을 재분화하는 단계를 포함하는 수확량이 증가된 식물체의 제조 방법을 제공한다. In order to solve the above problems, the present invention provides a method for producing a plant having an increased yield, comprising transforming a plant cell with a recombinant vector comprising the VP gene derived from the rice, and regenerating the plant from the transformed plant cell Of the present invention.

또한 본 발명은, 상기 방법에 의해 제조된 수확량이 증가된 형질 전환 식물체 및 이의 종자를 제공한다. The present invention also provides transgenic plants and their seeds with increased yields prepared by the above method.

또한 본 발명은, 상기 VP 유전자를 포함하는 식물체의 수확량 증가용 조성물을 제공한다. The present invention also provides a composition for increasing the yield of a plant comprising the VP gene.

또한 본 발명은, 상기 벼 유래의 VP 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 식물세포를 형질전환하는 단계 및 상기 형질전환된 식물세포로부터 식물을 재분화하는 단계를 포함하는 스트레스 내성이 증가된 식물체의 제조 방법을 제공한다. The present invention also provides a method for producing a plant having increased stress tolerance, comprising transforming a plant cell with a recombinant vector comprising the VP gene derived from the rice, and regenerating the plant from the transformed plant cell to provide.

또한 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 환경 스트레스 내성이 증진된 형질 전환 식물체 및 이의 종자를 제공한다. The present invention also provides transgenic plants and seeds thereof which have been improved by environmental stress tolerance produced by the method.

또한 본 발명은, 상기 VP 유전자를 포함하는 식물체의 환경 스트레스 증진용 조성물을 제공한다.The present invention also provides a composition for enhancing environmental stress of a plant comprising the VP gene.

본 발명의 VP 유전자를 이용하여 형질전환된 벼 식물체는 수확량이 높고 환경 스트레스 내성이 증진된 것으로, 벼가 생육하기에 불리한 조건에서도 수확량 증대를 위해 매우 유용하게 사용될 수 있다. The rice plants transformed with the VP gene of the present invention have high yield and improved environmental stress tolerance and can be very useful for increasing the yield even under conditions adverse to the growth of rice.

도 1a는 항시 발현 프로모터인 유비퀴틴 프로모터에 의해 발현되는 VP 유전자의 벡터이고, 도1b는 유전자형 분석을 통한 호모라인을 확인한 결과이다.
도 2는 형질전환체와 야생형 식물체를 7일간 염 스트레스에 노출하고 7일간 회복한 후 서로 비교한 사진이다.
도 3은 염 스트레스 테스트 후, 각 식물체의 중량을 비교한 것이다.
도 4는 염 스트레스 노출 후, RT-PCR 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 염 200mM 함유된 MS배지에서 생장시킨 후의 뿌리 모습을 촬영한 것이다.
도 6a는 염 200mM 함유된 MS배지에서 생장시킨 후, 곁뿌리의 개수, 도 6b는 뿌리의 길이를 측정한 결과이다.
도 7은 염 스트레스 전후 뿌리의 Na 함량을 측정한 것이다.
도 8은 염 스트레스 전후의 액포의 인산화효소 활성능을 측정한 것이다.
도 9는 자연 생육 상태에서 각 실험군의 뿌리 길이 변화를 측정한 것이다.
도 10은 자연 생육 상태(이앙 후)에 한달 후의 모습을 나타낸 것이다.
도 11은 자연 생육 상태에서 이앙 후 한달 후, 식물체의 생량 및 건조량을 측정한 결과이다.
도 12는 자연 생육 상태에서 50일 간 배양한 후의 모습을 촬영한 것이다.
도 13은 자연 생육 상태에서 엽록소 함량의 변화를 측정한 결과이다.
도 14는 자연 생육 상태에서 분얼(이삭) 수의 증가량을 도시한 것이다.
도 15는 경작지(자연 생육 상태, 90일 경과 후)에서 90일간 배양한 후 식물체를 촬영한 것이다.
도 16a 및 16b는 전체적인 수확량을 분석한 결과이며, 각 요소는 TPW; 전체식물무게, CW; 줄기무게, RW; 뿌리무게, NT;전체분얼수, NPT; 유효분얼수, TGW; 전체종자무게, 1000GW; 1000립중 을 의미한다.
FIG. 1A is a vector of the VP gene expressed by the ubiquitin promoter, which is always a promoter, and FIG. 1B is a result of confirming the homologue through genotyping.
FIG. 2 is a photograph of a transformant and a wild-type plant exposed to salt stress for 7 days and recovered for 7 days and then compared with each other.
Figure 3 compares the weight of each plant after the salt stress test.
Figure 4 shows RT-PCR results after salt stress exposure.
FIG. 5 is a photograph of the roots after growth on MS medium containing 200 mM salt.
FIG. 6A shows the number of side roots after the growth on MS medium containing 200 mM of salt, and FIG. 6B shows the result of measuring root length.
FIG. 7 is a graph showing Na contents of roots before and after salt stress.
8 is a graph showing the activity of the liposome of the liposome before and after the salt stress.
FIG. 9 is a graph showing changes in root length of each experimental group in a natural growth state.
Fig. 10 shows a state after a month in the natural growth state (after the transplant).
FIG. 11 shows the results of measurement of the amount of the plant and the amount of dry matter after one month from the natural growth state.
FIG. 12 is a photograph showing the state after culturing for 50 days in a natural growth state.
Fig. 13 shows the result of measuring the change of chlorophyll content in the natural growth state.
Fig. 14 shows an increase in the number of tillers in the natural growth state.
Fig. 15 is a photograph of a plant after culturing for 90 days in a cultivated area (natural growth state, after 90 days).
Figs. 16A and 16B are the results of the analysis of the overall yield, and each element is TPW; Total plant weight, CW; Stem weight, RW; Root weight, NT; total number of tillers, NPT; Effective number of tributaries, TGW; Total seed weight, 1000GW; 1000 grains.

본 발명은 벼(oryza sativa) 유래 VP(vacuolar pyrophosphatase) 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 식물세포에 형질전환하고, 상기 과발현된 식물 세포로부터 식물을 재분화하는 단계를 포함하는 수확량이 증가된 식물체의 제조 방법에 대한 것이다. The present invention relates to a method for producing a plant having an increased yield, which comprises transforming a plant cell with a recombinant vector comprising a VP (vacuolar pyrophosphatase) gene derived from oryza sativa and regenerating the plant from the overexpressed plant cell Lt; / RTI >

상기 VP 유전자는 multigene family로 존재할 수 있으며, 바람직하게는 서열번호 1의 염기 서열로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한 상기 염기 서열의 변이체가 본 발명의 범위 내에 포함된다. 구체적으로 상기 유전자는 서열 번호 1의 염기 서열과 각각 70% 이상, 더욱 바람직하게는 80% 이상, 더 더욱 바람직하게는 90%이상, 가장 바람직하게는 95% 이상의 서열 상동성을 가지는 염기 서열을 포함할 수 있다. 폴리뉴클레오티드에 대한 “서열상동성의 %”는 두 개의 최적으로 배열된 서열과 비교 영역을 비교함으로써 확인되며, 비교 영역에서의 폴리뉴클레오티드 서열의 일부는 두 서열의 최적 배열에 대한 참고 서열(추가 또는 삭제를 포함하지 않음)에 비해 추가 또는 삭제를 포함할 수 있다. The VP gene may be present in a multigene family, preferably, but not limited to, the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. Variants of the above base sequences are also included within the scope of the present invention. Specifically, the gene includes a nucleotide sequence having a sequence homology of 70% or more, more preferably 80% or more, still more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more, with the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 can do. &Quot;% of sequence homology to polynucleotides " is ascertained by comparing the comparison region with two optimally aligned sequences, and a portion of the polynucleotide sequence in the comparison region is the reference sequence for the optimal alignment of the two sequences Or " not including ").

본 발명의 방법에서, 식물의 수확량 증가는 식물의 분열 수 증가일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. In the method of the present invention, the increase in the yield of the plant may be, but not limited to, an increase in the number of fission of the plant.

용어 “재조합”은 세포가 이종의 핵산을 복제하거나 상기 핵산을 발현하거나, 또는 펩티드, 이종의 펩티드 또는 이종의 핵산에 의해 암호화된 단백질을 발현하는 세포를 지칭하는 것으로, 재조합 세포는 상기 세포의 천연 형태가 아닌 변형된 유전자를 인위적인 수단에 의해 세포 내 재도입한 것이다. 상기 유전자는 센스 또는 안티센스 형태일 수 있다. 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 modified gene, not the form, is reintroduced intracellularly by artificial means. The gene may be in the sense or antisense form.

본 발명에서 상기 VP 유전자 서열은 재조합 발현 벡터 내로 삽입될 수 있다. “용어 재조합 발현 벡터는 세균 플라스미드, 파아지, 효모 플라스미드,식물 세포 바이러스, 포유 동물 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 등을 포함하는 것이다. In the present invention, the VP gene sequence may be inserted into a recombinant expression vector. The term recombinant expression vector refers to a bacterial plasmid, phage, yeast plasmid, plant cell virus, mammalian cell virus, or other vector. In principle, any plasmid and vector can be used if it can replicate and stabilize within the host. Important characteristics of the expression vector include a replication origin, a promoter, a marker gene, and a translation control element.

VP 유전자 서열 및 전사/번역 조절 신호를 포함하는 발현 벡터는 당업자에게 주지된 방법에 의해 구축될 수 있다. 상기 방법은 시험관내 재조합 DNA 기술, DNA 합성 기술 및 생체 내 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.VP gene sequences and transcription / translation regulation 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 T-영역을 식물 세포로 전이시킬 수 있는 Ti-플라스미드 벡터이다. 다른 유형의 Ti-플라스미드 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. Ti-플라스미드 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. 발현 벡터는 바람직하게는 하나 이상의 선택성 마커를 포함할 것이다. 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 used to transfer hybrid DNA sequences to plant cells or protoplasts in which new plants capable of properly inserting hybrid DNA into the plant's genome can be produced have. 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. The expression vector will preferably comprise one or more selectable markers.

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 유전자, aadA 유전자 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.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 gene, aadA gene, and the like, but are not limited thereto.

본 발명의 재조합 벡터에서, 프로모터는 CaMV 35S, 액틴, 유비퀴틴, pEMU, MAS, 히스톤 프로모터, SWPA2 프로모터, Clp 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, histone promoter, SWPA2 promoter, Clp 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 α-아밀라아제 RAmy1 A 터미네이터, 파세올린(phaseoline) 터미네이터, 아그로박테리움 투메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens)의 옥토파인(Octopine) 유전자의 터미네이터, 대장균의 rrnB1/B2 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 α-amylase RAmy1 A terminator, phaseoline terminator, Agrobacterium tumefaciens (Agrobacterium tumefaciens ) Terminator of the Octopine gene, and the rrnB1 / B2 terminator of E. coli, 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 발명의 벡터를 원핵세포에 안정되면서 연속적으로 클로닝 및 발현시킬 수 있는 숙주세포는 당업계에 공지된 어떠한 숙주세포도 이용할 수 있으며, 또한, 본 발명의 벡터를 진핵 세포에 형질전환시키는 경우에는 숙주세포로서, 효모(Saccharomyce cerevisiae), 곤충세포, 사람세포 및 식물세포 등이 이용될 수 있다. 가장 바람직한 숙주세포는 식물세포이다.Any host cell known in the art may be used as a host cell capable of continuously cloning and expressing the vector of the present invention while being stable in a prokaryotic cell. Also, when transforming the vector of the present invention into eukaryotic cells, As the cells, yeast (Saccharomyce cerevisiae), insect cells, human cells and plant cells and the like can be used. The most preferred host cells are plant cells.

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 (Handbook of Plant Cell Culture, 1-5권, 1983-1989 Momillan, N.Y.).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 (Handbook of Plant Cell Culture, Vol. 1-5, 1983-1989, Momillan, N. Y.).

또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 수확량이 증가된 형질전환 식물체 및 이의 종자를 제공한다. 바람직하게는, 상기 식물체는 단자엽 식물일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 바람직하게는 상기 단자엽 식물은 벼(Oryza sativa)일 수 있다. In addition, the present invention provides an improved transgenic plant produced by the above method and seeds thereof. Preferably, the plant may be a monocot plant but is not limited thereto. Preferably, the monocot plant is rice (Oryza sativa).

또한, 본 발명은 벼 (Oryza sativa) 유래 VP (vacuolar pyrophosphate) 유전자를 포함하는, 식물체의 수확량 증가용 조성물을 제공한다. 바람직하게는, 상기 VP 유전자는 서열번호 1의 염기서열로 이루어질 수 있다. 상기 조성물은 유효성분으로 벼 유래 VP 유전자를 포함하며, 상기 유전자를 식물체에 형질전환시킴으로써 식물체의 수확량을 증가시킬 수 있는 것이다.In addition, the present invention provides a composition for increasing the yield of a plant comprising a VP (vacuolar pyrophosphate) gene derived from rice (Oryza sativa). Preferably, the VP gene may comprise the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. The composition includes a VP gene derived from rice as an active ingredient, and the yield of the plant can be increased by transforming the gene into a plant.

또한, 본 발명은 벼 (Oryza sativa) 유래 VP (vacuolar pyrophosphate) 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 식물세포에 형질전환시켜 VP 유전자를 과발현하는 단계를 포함하는 식물의 환경 스트레스 내성을 증가시키는 방법을 제공한다. 바람직하게는, 상기 VP 유전자는 서열번호 1의 염기서열로 이루어질 수 있다.The present invention also provides a method for increasing the environmental stress tolerance of a plant comprising the step of overexpressing a VP gene by transforming a plant cell with a recombinant vector comprising VP (vacuolar pyrophosphate) gene derived from rice (Oryza sativa) . Preferably, the VP gene may comprise the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

본 발명의 방법에서, 상기 환경 스트레스는 염, 저온 또는 산화 스트레스일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the method of the present invention, the environmental stress may be salt, low temperature or oxidative stress, but is not limited thereto.

또한, 본 발명은 벼 (Oryza sativa) 유래 VP (vacuolar pyrophosphate) 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 식물세포를 형질전환하는 단계 및 상기 형질전환된 식물세포로부터 식물을 재분화하는 단계를 포함하는 환경스트레스 내성이 증가된 식물체의 제조 방법을 제공한다. 바람직하게는, 상기 VP 유전자는 서열번호 1의 염기서열로 이루어질 수 있다.The present invention also relates to a method for producing a plant having an environmental stress tolerance, comprising transforming a plant cell with a recombinant vector comprising VP (vacuolar pyrophosphate) gene derived from rice (Oryza sativa) and regenerating the plant from the transformed plant cell Thereby providing an increased plant production method. Preferably, the VP gene may comprise the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

본 발명의 식물체의 제조 방법에서, 상기 환경 스트레스는 염, 저온 또는 산화 스트레스일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the method for producing a plant of the present invention, the environmental stress may be salt, low temperature or oxidative stress, but is not limited thereto.

또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 환경 스트레스 내성이 증가된 형질전환 식물체 및 이의 종자를 제공한다. 바람직하게는, 상기 식물체는 단자엽 식물일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.The present invention also provides transgenic plants and seeds thereof with increased environmental stress tolerance produced by the above method. Preferably, the plant may be a monocot plant but is not limited thereto.

또한, 본 발명은 벼 (Oryza sativa) 유래 VP (vacuolar pyrophosphate) 유전자를 포함하는, 식물체의 환경 스트레스 내성 증진용 조성물을 제공한다. 바람직하게는, 상기 VP 유전자는 서열번호 1의 염기서열로 이루어질 수 있다. 상기 조성물은 유효성분으로 벼 유래 VP 유전자를 포함하며, 상기 유전자를 식물체에 형질전환 시킴으로써 식물체의 환경 스트레스에 대한 내성을 증진시킬 수 있는 것이다.In addition, the present invention provides a composition for enhancing environmental stress tolerance of a plant, which comprises a VP (vacuolar pyrophosphate) gene derived from rice (Oryza sativa). Preferably, the VP gene may comprise the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. The composition contains a VP gene derived from rice as an active ingredient, and the gene can be transformed into a plant to enhance tolerance to environmental stress of the plant.

이하 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It will be apparent to 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 to these embodiments.

<실시예 1> VP 유전자를 이용한 벼 형질전환Example 1 Rice Transformation Using VP Genes

<1-1> 벡터 구축 및 벼 형질 전환<1-1> Vector construction and rice transformation

전체 RNA는 벼(oryza sativa) 잎으로부터 RNeasy Plant Mini Kit (Qiagen, Germany)를 사용하여 분리하였다. VP 유전자를 코딩하는 전체길이 cDNA는 상기 벼의 전체 RNA로부터 RT-PCR의 방법으로 얻었고(OVP_NheI-F : 5′-CGGCTAGCGCAATGGCGGCGATACTGC-3′ : 서열번호 2 , OVP_NheI-R ; 5′-CGGCTAGCCCCTTGGGAGCTCGTAAATC-3′ : 서열번호 3) 두 개의 호모라인을 최종 선발하여 이를 OVP1, OVP2로 각각 명명하였다. cDNA는 KpnI 제한효소와 HindIII를 사용하여 항시 발현 유비퀴틴 프로모터와 바이너리 벡터 pGA1611 (Kim et al. 2003)의 nos 터미네이터 사이에 클로닝되었고, 상기 벡터는 pOsAVP1로 명명된다. 프로모터 및 OVP의 뉴클레오타이드 서열을 결정하여 오픈 리딩 프레임 (ORF)에서 프레임 이동 또는 뉴클레오타이드 전환이 없음을 확인 하였다. (도1a 및 도1b)Total RNA was isolated from rice ( oryza sativa ) leaves using the RNeasy Plant Mini Kit (Qiagen, Germany). The full-length cDNA encoding the VP gene was obtained from the total RNA of the rice by RT-PCR (OVP_NheI-F: 5'-CGGCTAGCGCAATGGCGGCGATACTGC-3 ': SEQ ID NO: 2, OVP_NheI-R; 5'-CGGCTAGCCCCTTGGGAGCTCGTAAATC- : SEQ ID NO: 3). Two homologous lines were finally selected and designated as OVP1 and OVP2, respectively. The cDNA was cloned between the always-expressed ubiquitin promoter and the nos terminator of the binary vector pGA1611 (Kim et al. 2003) using KpnI restriction enzyme and HindIII, and the vector was named pOsAVP1. The nucleotide sequence of the promoter and OVP was determined to confirm no frame shift or nucleotide change in the open reading frame (ORF). (Figs. 1A and 1B)

<1-2> 내염성 형질전환 벼 선별&Lt; 1-2 > Selection of Salt-resistant Transgenic Rice

OVP가 발현되는 동형 접합체를 얻기 위해서, 옥수수 유비퀴틴 프로모터와 nos 터미네이터에 의해 조절되는 OVP 유전자 구조체 (pGA1611 :: OVP)를 갖는 벼를 형질 전환시킴으로써 69 개의 이벤트 라인 (T0 세대)이 생산되었다. OVP을 과발현하는 형질 전환 식물체가 비 생물적 스트레스로 내염성을 가지는지 여부를 더 조사하기 위해, 1차 T0 형질전환체를 hph 유전자에 의해 코딩된 하이그로마이신의 존재 하에 스크리닝 하였다. T1 종자는 69 개의 독립적인 T0 벼로부터 수확되었다 : T1 형질 전환 계통당 20 종의 T1 종자가 온실에서 발아되었고 논에서 재배 후 수확하였다 (T2 종자).To obtain homozygotes with OVP expression, 69 event lines (T0 generation) were produced by transforming rice with an OVP gene construct (pGA1611 :: OVP) regulated by the maize ubiquitin promoter and the nos terminator. To further investigate whether transgenic plants overexpressing OVP have salt tolerance to abiotic stress, primary T0 transformants were screened in the presence of hygromycin coded by the hph gene. T1 seeds were harvested from 69 independent T0 rice plants: 20 T1 seeds per T1 transgenic line were germinated in the greenhouse and harvested after cultivation in the paddy field (T2 seeds).

<1-3>genomic DNA 분리 및 PCR 분석<1-3> Genomic DNA isolation and PCR analysis

Klimyuk et al.(1993) 에 의해 기술 된 알칼리 처리 방법에 따라 게놈 DNA를 잎으로부터 분리 하였다. 형질전환체에서 유비퀴틴 프로모터와 OVP 형질전환 유전자의 DNA 도입을 확인하기 위하여 Ubi-F (5 '-TGCCTTCATACGCTATTTATTGCTTGG-3' : 서열번호 4) 및 OVP-R (5 '-GCGTGCTGGATCTCGGAGCACTTCTCG-3 ' : 서열번호 5) 프라이머 세트로 PCR을 수행하였다. PCR 반응은 전체 부피 20㎕에 DNA 및 상기 프라이머를 포함하였고, 조건은 다음과 같다 : 93 ℃에서 3 분간의 초기 변성, 이어서 93 ℃에서 30 초, 50 ℃에서 30 초, 72 ℃에서 40 초간의 34-36 사이클, 최종 확장 단계는 72 ℃ ° C 5 분. 마지막으로 PCR 산물을 1.2 % 아가로즈 겔에서 분리 하였다.Genomic DNA was isolated from the leaves according to the alkaline treatment method described by Klimyuk et al. (1993). (5'-TGCCTTCATACGCTATTTATTGCTTGG-3 ': SEQ ID NO: 4) and OVP-R (5'-GCGTGCTGGATCTCGGAGCACTTCTCG-3': SEQ ID NO: 5) to confirm the DNA introduction of the ubiquitin promoter and the OVP transgene in the transformants ) Primer set. The PCR reaction contained DNA and the primers in a total volume of 20 쨉 l and the conditions were as follows: initial denaturation at 93 째 C for 3 min, followed by 30 sec at 93 째 C, 30 sec at 50 째 C, 40 sec at 72 째 C 34-36 cycles, final expansion step 72 ° C 5 min. Finally, the PCR product was isolated on a 1.2% agarose gel.

<1-4> 준-정량적 RT-PCR 및 정량적 RT-PCR 분석  <1-4> Semi-quantitative RT-PCR and Quantitative RT-PCR Analysis

형질전환체에서 유비퀴틴 프로모터의 조절하에 OVP 유전자가 적절하게 발현되었는지를 확인하기 위하여, 200mM NaCl을 12일간 처리한 4 주령 잎조직으로부터 RNA를 추출하여 준-정량적 RT-PCR을 수행 하였다. To confirm whether the OVP gene was properly expressed under the control of the ubiquitin promoter in the transformant, RNA was extracted from 4-week-old leaf tissues treated with 200 mM NaCl for 12 days and quasi-quantitative RT-PCR was performed.

또한 OVP의 메커니즘이 형질전환체에 적응하는지 여부를 확인하기 위하여, 환경 조건 하에서 논에서 광합성 능력을 조사하였다. 논에서 60 일 동안 재배 된 모종으로부터 벼 잎을 추출하였다 (2011). 총 RNA는 RNeasy Plant Mini Kit (Qiagen, Germany)를 사용하여 잎 조직으로부터 분리 하였다. To determine whether the mechanisms of OVP adapt to transgenic plants, photosynthetic ability was examined in rice fields under environmental conditions. Rice leaves were extracted from seedlings grown for 60 days in rice fields (2011). Total RNA was isolated from leaf tissue using RNeasy Plant Mini Kit (Qiagen, Germany).

준-정량적 RT-PCR은 One-Step RT-PCR PreMix Kit (Intron, South Korea) 및 각 유전자의 서열을 암호화하기 위한 프라이머 세트를 사용하여 제조자의 지시에 따라 수행 하였다. 각각의 준-정량적 RT-PCR 반응은 전체 부피 20㎕에 DNA 및 상기 프라이머: OVP-F (5 '-TTTGGCCTTGCTCTGGGATA 3' : 서열번호 6) 및 OVP-R (5 '-TGCTGGAGGAATTGCTGAGA-3 ' : 서열번호 7)를 포함하였고, 조건은 다음과 같다. 45 ℃에서 30 분간의 초기 변성, 이어서 94 ℃에서 30 초, 54 ℃에서 30 초, 72 ℃에서 40 초간의 26~28 사이클, 최종 확장 단계는 72 ℃ ° C 5 분. 마지막으로 PCR 산물을 1.2 % 아가로즈 겔에서 분리 하였다.Quasi-quantitative RT-PCR was performed according to the manufacturer's instructions using a One-Step RT-PCR PreMix Kit (Intron, South Korea) and a primer set to encode the sequence of each gene. Each of the quasi-quantitative RT-PCR reactions was carried out in a total volume of 20 은 by mixing the DNA and the primers: OVP-F (5'-TTTGGCCTTGCTCTGGGATA 3 ': SEQ ID NO: 6) and OVP-R (5'-TGCTGGAGGAATTGCTGAGA- 7), and the conditions are as follows. Initial denaturation at 45 ° C for 30 minutes followed by 30 seconds at 94 ° C, 30 seconds at 54 ° C, 26-28 cycles at 72 ° C for 40 seconds, and final expansion step at 72 ° C ° C for 5 minutes. Finally, the PCR product was isolated on a 1.2% agarose gel.

튜뷸린 유전자를 대조군으로 사용하고 하기 프라이머 세트를 사용하여 증폭시켰다 : Tubulin-F 5'-TACCGTGCCCTTACTGTTCC-3 : 서열번호 8'및 튜뷸린 R5'-CGGTGGAATGTCACAGACAC-3 :서열번호 9. StepOne- Plus ™ Real-Time PCR System (Applied Biosystems, USA)을 사용하여 정량적 실시간 PCR을 각 시점별로 3 회 수행하고 결과를 StepOne Software v2.1 (Applied Biosystems, USA)을 사용하여 분석하였다. 표준화 및 상대 정량화는 2-ΔΔCt 방법을 사용하여 수행되었다 (Ferreira et al., 2006). Tubulin gene was used as a control and amplified using the following primer sets: Tubulin-F 5'-TACCGTGCCCTTACTGTTCC-3: SEQ ID NO: 8 'and tubulin R5'-CGGTGGAATGTCACAGACAC-3: SEQ ID NO .: 9. StepOne- Plus ™ Real Quantitative real-time PCR was performed three times at each time point using -Time PCR System (Applied Biosystems, USA) and the results were analyzed using StepOne Software v2.1 (Applied Biosystems, USA). Standardization and relative quantification were performed using the 2-ΔΔCt method (Ferreira et al., 2006).

상기 전사(transcription)는 경북 대학교의 군위 캠퍼스 (36 ° 24'N, 128 ° 53'E, 95m asl)의 정상적인 논 조건에서, 60일간 재배한 형질 전환 및 야생형 (WT, 대조군)인 벼의 모든 잎을 채취함으로써 확인하였고, 이를 후속 실험에 사용하였다.The transcription was carried out under the normal conditions of Gunyu Campus (36 ° 24'N, 128 ° 53'E, 95m asl) at Kyungpook National University, and all transgenic and wild type (WT, control) rice grown for 60 days Leaf, and this was used for subsequent experiments.

<실시예 2> VP 형질전환체의 수량성 증대 및 스트레스 내성 증진 효과&Lt; Example 2 > Increase in yield and stress resistance of VP transformants

<2-1> 염 스트레스에 대한 내염성 확인<2-1> Identification of salt tolerance to salt stress

OVP 과발현이 전체 식물 성장 및 발육에 영향을 미치는지 여부를 평가하기 위해 형질 전환 및 야생형 벼 식물의 총 바이오 매스 (뿌리 및 싹을 포함)를 비교 하였다. 이를 위해 야생형과 형질전환체를 28-32 ℃에서 4 주 동안 온실에서 재배하고 7일 동안 200mM의 NaCl에 노출시킨 다음 NaCl-로 관개 한 토양 포트에서 7 일 동안 회복시켰다. (Wang et al., 2001; Ohta et al., 2002). 건조 중량 (DW)을 측정하기 위해 벼를 80 ℃에서 72 시간 동안 건조시켰다. 실험군 및 대조군의 생량과 건조량을 측정하여 비교함으로써, 염에 의한 스트레스가 생육에 미치는 영향을 각각 측정하였다. To assess whether OVP overexpression affects overall plant growth and development, total biomass (including roots and shoots) of transgenic and wild-type rice plants were compared. For this purpose, wild-type and transformants were grown in a greenhouse at 28-32 ° C for 4 weeks, exposed to 200 mM NaCl for 7 days, and then restored for 7 days in NaCl-irrigated soil pots. (Wang et al., 2001; Ohta et al., 2002). The rice was dried at 80 DEG C for 72 hours to measure the dry weight (DW). The effect of salt stress on growth was measured by comparing the amount and dry weight of the experimental and control groups.

그 결과, 도 2에서 보듯이, 두 스트레스에서 형질전환 벼 식물체가 대조구인 일미 벼보다 스트레스에 회복력이 우수함을 확인할 수 있었다. 또한 상기 실험군 및 대조군의 생량을 비교한 결과, 도 3에서 보듯이, 생량 및 건조량 모두 대조군에 비해 실험군이 높게 나타난 것을 알 수 있었다. As a result, as shown in FIG. 2 , it was confirmed that the transgenic rice plants were more resilient to stress than the rice rice, which was a control, at both stresses. Also, as shown in FIG. 3 , the freshness and dry weight of the experimental group and the control group were higher than those of the control group.

또한, 상기 염 염 스트레스 처리 후 total RNA를 추출하여 삽입한 유전자발현이 증가되었는지를 확인하기 위하여 semi-quantitative RT-PCR을 수행하였다. 실험 결과 스트레스 유무와 상관없이 대조구 일미 벼에 비해 형질전환 벼 식물체의 벼의 VP유전자 발현이 증가 되는 것을 알 수 있다. (도 4)In addition, semi-quantitative RT-PCR was performed to examine whether the expression of the inserted gene was increased by extracting total RNA after the salt stress treatment. Experimental results show that the expression of VP gene in rice of transgenic rice plants is increased compared with that of control rice rice regardless of the presence or absence of stress. (Figure 4)

<2-2> 염 스트레스 하에서 뿌리 생육 비교<2-2> Comparison of root growth under salt stress

상기 2-1에서 수행한 염 처리 실험군 및 대조군 식물체를 MS 배지(식물배양용)에 7일간 생장시킨 후 뿌리를 비교하였다. 전체적인 뿌리의 생육을 보면 뿌리의 길이 자체는 대조구에서 더 길게 나타나는 경향을 보이나 곁뿌리 개수는 형질 전환체에서 더 많이 나타난다. 이는 식물이 염 스트레스를 받으면 물을 찾기 위해서 길이 생장에 더 초점을 맞추기 때문이며 스트레스에 대한 내성이 높은 형절전환 식물체에서는 길이 성장보다는 부피성장이 향상된 것을 보아 염스트레스 저항성이 있다고 보여진다. (도 5, 도 6)The salt treatment experimental group and the control plants performed in 2-1 above were grown in MS medium (for plant culture) for 7 days and then roots were compared. The root length itself tends to be longer in the control than in the whole root, but the number of the root is higher in the transformant. This is because the plants are more focused on length growth in order to find water when they are stressed by salt, and they are more resistant to stress than those grown in stress tolerant plants. (Figs. 5 and 6)

스트레스 전 후 뿌리에서의 Na 함량 및 vacuola pyrophosphatase의 활성을 확인하였다. 액포 내 Na+ 비율은 내염성의 핵심 요소로 알려져 있으므로 형질 전환 식물의 전체 조직에 나트륨이 축적되었을 때 내염성을 가지게 되는지 여부를 확인하기 위하여 염 스트레스 조건에서 Na+ 농도를 측정하였다. 그 결과, 소듐 함량은 스트레스 전 보다 스트레스 후 높아졌으나 대조구에 비해 형절전환체에서 높은 소듐함량을 보인다(도 7). 또한 액포의 인산화효소 활성 역시 스트레스 전후 모두에서 대조구에 비해 형질전환체가 높은 측정치를 보이는 것을 알 수 있다(도 8). 이는 인산화 효소의 활발한 작용으로 액포 내 소듐함량을 증가시킴으로써 염 스트레스에 내성을 가질 수 있었던 것으로 보인다. The contents of Na in roots and the activity of vacuola pyrophosphatase were examined before and after stress. Since Na + ratio in vacuolate is known to be a key element of salt tolerance, Na + concentration was measured under salt stress condition in order to determine whether salt accumulation occurs in the whole tissues of transgenic plants. As a result, the sodium content increased after stress rather than before the stress, but the sodium content was higher in the transformant than in the control (FIG. 7). In addition, the phospholipase activity of vacuoles was also found to be higher in the transformants than in the control before and after stress (FIG. 8). It seems that it was able to tolerate salt stress by increasing the sodium content in the vacuole due to the active action of phosphorylase.

<2-3> 자연 생육 상태에서의 적응력 및 생육 상태 비교. <2-3> Comparison of adaptive capacity and growth state in natural growth state .

자연 생육 상태에서의 적응력과 생육상태를 비교하기 위해 뿌리관찰, 엽록소 함량 및 분얼수 증가량을 분석하였다. 먼저 이앙 후 4일마다 뿌리 길이를 측정한 결과 대조구에 비해 형질전환체에서 긴 뿌리를 가지는 것을 알수 있다. (도9 및 도10). Root observation, chlorophyll content and number of tillers were analyzed to compare the adaptability and growth state in the natural growth state. First, root length was measured every 4 days after transplantation, and it was found that the root length was longer in the transformant than in the control. (Figs. 9 and 10).

또한, 형질 전환 및 WT 벼 식물의 건조량 및 생량을 비교한 결과, 도 11에서 보듯이, 형질전환한 OVP의 경우 야생형의 경우에 비해 중량이 현저히 높은 것을 알 수 있다. 이러한 결과로부터, 형질전환된 벼의 경우, 생량이 현저히 높아졌음을 알 수 있으며, 이는 총 수확량이 증가될 것을 예상할 수 있는 결과이다. As shown in FIG. 11, the transformed OVP was significantly heavier than that of the wild type, as a result of comparing the dry weight and the dry weight of the transgenic and WT rice plants. From these results, it can be seen that in the case of the transgenic rice, the yield is significantly increased, which is a result that can be expected to increase the total yield.

<2-4> 경작지에서 수확량 비교 <2-4> Comparison of yields in cultivated land

OVP의 과발현이 농경적 특성에 미치는 영향을 조사하기 위해 경북 대학교 (군위 캠퍼스, 36 ° 24 'N, 128 °)에서 2010 년 (T2 세대) 및 2011 년 (T3 세대) 재배 기간 동안 형질전환체를 조사하기 위한 현장 시험이 수행되었다. 온실에서 발아 후 90 일 동안 재배 된 형질 전환 및 WT 벼 식물을 논에 이식하여 성숙시켰다. 각 플롯은 각 줄당 두 개의 줄에 걸쳐 20 개의 벼 식물을 포함하고, 한 줄로 된 벼의 간격은 0.2m이고 줄 사이의 간격은 0.2m이다. 대조 WT 벼 식물을 그 사이에 두었다 (즉, 매 두 개의 플롯마다.). 후기 생식 단계에서 형질전환체의 수율 변수는 표현형 및 농경적 형질에 근거하여 평가되었다. 수확량 매개 변수는 플롯 당 12 개의 벼 식물을 기준으로 평가하고, 식물이 성숙된 후, 손으로 수확하였다. 미성숙, 성숙 벼는 독립적으로 분리, 계수 및 무게를 측정 한 후 총 식물 생체량 (g), 줄기 무게 (g), 뿌리 중량 (g), 식물 당 이삭 수 , 이삭 당 소수이삭(spikelet)의 수, 곡물 충전율 (%), 총 곡물 무게 (g) 및 평균 곡물 무게 (MGW, g)를 측정하였다.To investigate the effect of overexpression of OVP on agricultural characteristics, transgenic plants were cultivated during the cultivation period of 2010 (T2 generation) and 2011 (T3 generation) at Kyungpook National University (Gunwi campus, 36 ° 24 'N, 128 °) Field trials were conducted to investigate. Transgenic and WT rice plants grown for 90 days after germination in the greenhouse were transplanted into rice paddies and matured. Each plot contains 20 rice plants per row, with a row spacing of 0.2 m and a row spacing of 0.2 m. Control WT rice plants were placed between them (ie, every two plots). In the late reproductive stage, yield parameters of transformants were evaluated based on phenotype and agronomic traits. Yield parameters were evaluated based on 12 rice plants per plot and harvested by hand after the plants were matured. The immature and mature rice plants were independently isolated, counted, and weighed. The total plant biomass (g), stem weight (g), root weight (g), number of spikelets per plant, number of spikelets per spike, Grain filling rate (%), total grain weight (g) and average grain weight (MGW, g) were measured.

도 15는 상기 경작지에서 재배된 벼를 육안으로 관찰한 것이다. 눈에 띄게 대조군에 비하여 OVP 형질전환 군에서 생육상태가 좋은 것을 확인할 수 있다. 또한 상기 실험에서 측정한 결과, 총 식물 생체량, 줄기, 뿌리, 이삭 수, 종자무게 등이 모두 유의한 정도로 형질전환체에서 증가한 것을 확인할 수 있다. (도 16a, 16b)Fig. 15 is a visual observation of the rice grown in the cultivation area. It is evident that the OVP transgenic group shows better growth than the control group. As a result of the above experiment, it can be confirmed that the total plant biomass, stem, root, number of spines, seed weight, etc. are all significantly increased in the transformant. (Figs. 16A and 16B)

통계분석Statistical analysis

측정 된 매개 변수에서 형질 전환 및 WT 벼 식물 사이의 유의 한 차이가 ANOVA에 의해 결정되었다. 개별 데이터 포인트 간의 비교는 Student 's t-test를 사용하여 이루어졌으며 P <0.05는 유의 한 것으로 간주되었다. 모든 실험은 3 번 반복하여 수행하였으며 모든 결과는 평균 ± 표준 편차 (S.D.)로 표시하였다.Significant differences between the transgenic and WT rice plants in the measured parameters were determined by ANOVA. Comparisons between individual data points were made using Student's t-test and P <0.05 was considered significant. All experiments were repeated 3 times and all results were expressed as mean ± standard deviation (SD).

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

<110> Kyungpook National Univercity <120> Use of VP1 gene from Oryza sativa as regulator of yield and environmental stresses <130> PN1710-378 <160> 9 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 2742 <212> RNA <213> Oryza sativa <400> 1 gtcgaatcct cctccgagaa gaggagagta catgaatcct agcgcgagga tctcgcaggt 60 agcaatggcg gcgatactgc cggacctggc gacgcaggtg ctggtcccgg cggcggccgt 120 ggtcggcatc gcgttcgcgg tggtgcagtg ggtgctggtg tccaaggtga agatgaccgc 180 ggagcggcgc ggcggggagg ggtcccccgg cgcggccgcc gggaaggacg gcggcgccgc 240 cagcgagtac ctcatcgagg aggaggaggg gctcaacgag cacaacgtcg tcgagaagtg 300 ctccgagatc cagcacgcca tctccgaagg agcaacttct ttcctcttca ctgaatacaa 360 gtatgttgga ctattcatgg gcattttcgc ggtcctgatc ttcctcttcc ttggatctgt 420 tgagggattc agcacaaaga gtcaaccttg ccactacagc aaggatagga tgtgcaagcc 480 tgcccttgca aatgctatct tcagtactgt tgcctttgtg cttggtgcag tcacctctct 540 tgtatctggt ttccttggaa tgaagattgc aacttatgca aatgccagga caacccttga 600 ggcaaggaag ggtgttggga aggcattcat tactgctttc cgctctggtg ctgtcatggg 660 tttcctgctt gctgcaagtg gccttgttgt tctttacatt gccatcaact tgttcggaat 720 ttattatggt gatgactggg aaggtctttt tgaggctatc actgggtatg gtcttggtgg 780 ttcttctatg gccctatttg gccgtgtagg tggcggtatt tacacgaaag ctgctgatgt 840 tggtgctgac ctagttggga aagtagaaag gaatatccct gaagatgacc caagaaaccc 900 agctgtcatt gcagataatg ttggtgacaa tgttggagat attgctggaa tggggtcaga 960 tctctttggt tcctatgctg agtcatcttg tgctgctctt gtcgttgctt caatctcttc 1020 ttttggaatt aaccatgaat tcactcctat gctgtacccg ctcctgatta gctcagttgg 1080 tatcattgct tgtctgataa ccacactttt cgccactgat ttttttgaga tcaaggctgt 1140 tgatgaaatt gagcctgccc tcaagaagca acttataatt tccaccgttg tgatgacggt 1200 tggcattgca cttgtcagtt ggttaggcct cccatattcc ttcacaatat tcaactttgg 1260 tgcccagaag actgtgtata actggcaact tttcttgtgt gtggcggttg gtctttgggc 1320 tggactaatc atcggatttg tgacagagta ttacacaagc aacgcctaca gccctgtcca 1380 agacgttgct gattcctgca gaaccggagc tgctactaat gtcatctttg gccttgctct 1440 gggatacaaa tctgtcatta ttcctatttt tgctattgct tttagtattt tcctcagctt 1500 cagccttgcc gcaatgtacg gtgtagctgt ggctgccctt ggaatgctta gcacaattgc 1560 aactggtctt gccattgatg cctatggccc tatcagtgac aatgctggag gaattgctga 1620 gatggctggc atgagtcaca gaattcgtga gagaactgat gctctggatg ctgcaggaaa 1680 caccactgct gccatcggga agggtttcgc cattggctcg gcagccttgg tgtctcttgc 1740 cctctttggt gcctttgtga gccgtgccgc catctccact gtcgatgttc tgacacctaa 1800 agttttcatt ggactgattg ttggtgctat gctcccatac tggttctctg ctatgaccat 1860 gaagagtgtt ggcagcgcag cgctcaagat ggtggaggaa gtccgtaggc agttcaactc 1920 catccctggg ctcatggagg gcacaaccaa gcctgactac gcaacctgtg tgaagatctc 1980 cactgatgca tccatcaagg agatgattcc cccaggtgct cttgtcatgc tcagccctct 2040 cattgttggg atcttctttg gtgtcgagac cctctcagga ctacttgctg gtgctctcgt 2100 ttctggtgtt cagattgcca tctctgcatc aaacactggt ggtgcctggg acaacgcaaa 2160 gaagtacatt gaggctggtg catctgagca tgcaaggacc ctgggcccga aaggctcaga 2220 ctgccacaag gctgctgtga tcggcgacac cattggggat cctctcaagg acacctcagg 2280 cccctcgctc aacatcctca tcaagctgat ggctgtcgag tcgctcgtgt ttgccccgtt 2340 cttcgccacc 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<213> Oryza sativa <400> 8 taccgtgccc ttactgttcc 20 <210> 9 <211> 20 <212> DNA <213> Oryza sativa <400> 9 cggtggaatg tcacagacac 20 <110> Kyungpook National Univercity <120> Use of VP1 gene from Oryza sativa as regulator of yield and          environmental stresses <130> PN1710-378 <160> 9 <170> KoPatentin 3.0 <210> 1 <211> 2742 <212> RNA <213> Oryza sativa <400> 1 gtcgaatcct cctccgagaa gaggagagta catgaatcct agcgcgagga tctcgcaggt 60 agcaatggcg gcgatactgc cggacctggc gacgcaggtg ctggtcccgg cggcggccgt 120 ggtcggcatc gcgttcgcgg tggtgcagtg ggtgctggtg tccaaggtga agatgaccgc 180 ggagcggcgc ggcggggagg ggtcccccgg cgcggccgcc gggaaggacg gcggcgccgc 240 cagcgagtac ctcatcgagg aggaggaggg gctcaacgag cacaacgtcg tcgagaagtg 300 ctccgagatc cagcacgcca tctccgaagg agcaacttct ttcctcttca ctgaatacaa 360 gtatgttgga ctattcatgg gcattttcgc ggtcctgatc ttcctcttcc ttggatctgt 420 tgagggattc agcacaaaga gtcaaccttg ccactacagc aaggatagga tgtgcaagcc 480 tgcccttgca aatgctatct tcagtactgt tgcctttgtg cttggtgcag tcacctctct 540 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gattcctgca gaaccggagc tgctactaat gtcatctttg gccttgctct 1440 gggatacaaa tctgtcatta ttcctatttt tgctattgct tttagtattt tcctcagctt 1500 cagccttgcc gcaatgtacg gtgtagctgt ggctgccctt ggaatgctta gcacaattgc 1560 aactggtctt gccattgatg cctatggccc tatcagtgac aatgctggag gaattgctga 1620 gatggctggc atgagtcaca gaattcgtga gagaactgat gctctggatg ctgcaggaaa 1680 caccactgct gccatcggga agggtttcgc cattggctcg gcagccttgg tgtctcttgc 1740 cctctttggt gcctttgtga gccgtgccgc catctccact gtcgatgttc tgacacctaa 1800 agttttcatt ggactgattg ttggtgctat gctcccatac tggttctctg ctatgaccat 1860 gaagagtgtt ggcagcgcag cgctcaagat ggtggaggaa gtccgtaggc agttcaactc 1920 catccctggg ctcatggagg gcacaaccaa gcctgactac gcaacctgtg tgaagatctc 1980 cactgatgca tccatcaagg agatgattcc cccaggtgct cttgtcatgc tcagccctct 2040 cattgttggg atcttctttg gtgtcgagac cctctcagga ctacttgctg gtgctctcgt 2100 ttctggtgtt cagattgcca tctctgcatc aaacactggt ggtgcctggg acaacgcaaa 2160 gaagtacatt gaggctggtg catctgagca tgcaaggacc ctgggcccga aaggctcaga 2220 ctgccacaag gctgctgtga tcggcgacac cattggggat cctctcaagg acacctcagg 2280 cccctcgctc aacatcctca tcaagctgat ggctgtcgag tcgctcgtgt ttgccccgtt 2340 cttcgccacc catggaggca tcctcttcaa gtggttttag atggtgacga tagatttacg 2400 aggacgttat ttttgccagg agggcgctgg aaatcatcca tatattatag agttcatcga 2460 gttgacacat atagttccct ccgtttccta tttgttatta ctgtctgtcc atcagtcgat 2520 catgctaagc ttattagcat catacctgtg tctagttttt ttgagtctgg tagttgtagc 2580 cgatgggagc aaatcactgg ccacctacag gtttggacaa gagtaccttg aatttgcgtt 2640 ttcctgtagg ttggatgata cgatgatggt gatgattatt gtacgtgcac ggaatgcacc 2700 tgtctcagtg aaattttccc gggaaggttc tgctgtttct tt 2742 <210> 2 <211> 27 <212> DNA <213> Oryza sativa <400> 2 cggctagcgc aatggcggcg atactgc 27 <210> 3 <211> 28 <212> DNA <213> Oryza sativa <400> 3 cggctagccc cttgggagct cgtaaatc 28 <210> 4 <211> 27 <212> DNA <213> Oryza sativa <400> 4 tgccttcata cgctatttat tgcttgg 27 <210> 5 <211> 27 <212> DNA <213> Oryza sativa <400> 5 gcgtgctgga tctcggagca cttctcg 27 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Oryza sativa <400> 6 tttggccttg ctctgggata 20 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Oryza sativa <400> 7 tgctggagga attgctgaga 20 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Oryza sativa <400> 8 taccgtgccc ttactgttcc 20 <210> 9 <211> 20 <212> DNA <213> Oryza sativa <400> 9 cggtggaatg tcacagacac 20

Claims (9)

벼(oryza sativa) 유래 VP(vacuolar pyrophosphatase) 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 식물세포를 형질전환하는 단계;
상기 형질전환된 식물체를 재분화하는 단계를 포함하는 수확량이 증가된 식물체의 제조 방법.
Transforming a plant cell with a recombinant vector comprising a VP (vacuolar pyrophosphatase) gene derived from rice ( oryza sativa );
And regenerating the transformed plant. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 21. &lt; / RTI &gt;
상기 VP 유전자는 서열번호 1의 염기 서열로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법. Wherein the VP gene comprises the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. 제 1항의 방법에 의해 제조된 형질전환 식물체 또는 종자.  Transgenic plants or seeds produced by the method of claim 1. 벼(oryza sativa) 유래 VP(vacuolar pyrophosphatase) 유전자를 포함하는 식물체의 수확량 증가용 조성물. A composition for increasing the yield of a plant comprising a VP (vacuolar pyrophosphatase) gene derived from rice ( oryza sativa ). 벼(oryza sativa) 유래 VP(vacuolar pyrophosphatase) 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 식물세포를 형질전환하는 단계;
상기 형질전환된 식물체를 재분화하는 단계를 포함하는 식물의 환경 스트레스 내성이 증가된 식물체의 제조 방법.
Transforming a plant cell with a recombinant vector comprising a VP (vacuolar pyrophosphatase) gene derived from rice ( oryza sativa );
And regenerating the transgenic plant, wherein the plant is resistant to environmental stress.
상기 VP 유전자는 서열번호 1의 염기 서열로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법. Wherein the VP gene comprises the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. 제 5항에 있어서, 상기 환경 스트레스는 염, 저온 또는 산화 스트레스 인 것을 특징으로 하는 방법. 6. The method of claim 5, wherein the environmental stress is salt, cold or oxidative stress. 제5항의 방법에 의해 제조된 환경 스트레스에 대한 내성이 증가된 형질전환 식물체 또는 종자. Transgenic plants or seeds having increased tolerance to environmental stress produced by the method of claim 5. 벼(oryza sativa) 유래 VP(vacuolar pyrophosphatase) 유전자를 포함하는, 식물체의 환경 스트레스 내성 증진용 조성물.

A composition for enhancing environmental stress tolerance of a plant, comprising a VP (vacuolar pyrophosphatase) gene derived from rice ( oryza sativa ).

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J. Plant Biol. Vol. 53, No. 6, 페이지 444-452 (2010.11.11.)* *

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