KR20220029224A - CaSIZ1 gene and Method for improving the resistance to the drought stress using CaSIZ1 in plants - Google Patents

CaSIZ1 gene and Method for improving the resistance to the drought stress using CaSIZ1 in plants Download PDF

Info

Publication number
KR20220029224A
KR20220029224A KR1020200111262A KR20200111262A KR20220029224A KR 20220029224 A KR20220029224 A KR 20220029224A KR 1020200111262 A KR1020200111262 A KR 1020200111262A KR 20200111262 A KR20200111262 A KR 20200111262A KR 20220029224 A KR20220029224 A KR 20220029224A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
casiz1
plants
gene
protein
cadrhb1
Prior art date
Application number
KR1020200111262A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102524955B1 (en
Inventor
이성철
임채우
주현희
Original Assignee
중앙대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 중앙대학교 산학협력단 filed Critical 중앙대학교 산학협력단
Priority to KR1020200111262A priority Critical patent/KR102524955B1/en
Publication of KR20220029224A publication Critical patent/KR20220029224A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102524955B1 publication Critical patent/KR102524955B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/415Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from plants
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01HNEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H1/00Processes for modifying genotypes ; Plants characterised by associated natural traits
    • A01H1/06Processes for producing mutations, e.g. treatment with chemicals or with radiation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8201Methods for introducing genetic material into plant cells, e.g. DNA, RNA, stable or transient incorporation, tissue culture methods adapted for transformation
    • C12N15/8202Methods for introducing genetic material into plant cells, e.g. DNA, RNA, stable or transient incorporation, tissue culture methods adapted for transformation by biological means, e.g. cell mediated or natural vector
    • C12N15/8205Agrobacterium mediated transformation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8261Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield
    • C12N15/8271Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance
    • C12N15/8273Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance for drought, cold, salt resistance

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Developmental Biology & Embryology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)

Abstract

The present invention relates to a novel Capsicum annuum SAP and Miz1 (CaSIZ1) gene/protein derived from red pepper and a method for increasing resistance to drought stress in plants using the same. According to the present invention, a function of the CaSIZ1 gene, which encodes a protein dephosphorylation enzyme regulating resistance to drought stress, is proved. It is confirmed that the CaSIZ1 protein functions as a negative regulator of abscisic acid (ABA) signaling and resistance to drought stress was increased in transgenic plants in which the protein was overexpressed. Accordingly, the CaSIZ1 gene can be used to increase crops capable of being used by mankind through regulation of expression of the gene and, in particular, is expected to be usefully used to increase productivity of plants.

Description

CaSIZ1 유전자 및 이를 이용한 식물체의 건조스트레스 저항성 증진 방법 {CaSIZ1 gene and Method for improving the resistance to the drought stress using CaSIZ1 in plants}CaSIZ1 gene and method for improving drying stress resistance of plants using the same {CaSIZ1 gene and Method for improving the resistance to the drought stress using CaSIZ1 in plants}

본 발명은 고추 유래 신규 CaSIZ1(Capsicum annuum SAP and Miz1) 유전자/단백질, 및 이를 이용한 식물체의 건조 스트레스 저항성을 증진시키는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a novel CaSIZ1 ( Capsicum annuum SAP and Miz1) gene/protein derived from red pepper, and a method for enhancing drying stress resistance of plants using the same.

지구온난화는 극심한 기후 변화를 야기하여 식물들의 정상적인 생장 및 발달을 저해하는 환경적 스트레스를 유발하며, 이에 대하여 식물체는 추위, 고염, 및 가뭄과 같은 불리한 환경에서 생존하기 위한 정교한 방어기작을 진화시켜왔다. 예컨대, 가뭄(drought)은 수분 부족 환경에 의해 일어나며 식물의 정상적인 성장에 심각한 영향을 미쳐 결국 곡물의 수확량 감소를 초래하는데, 식물은 이러한 건조 스트레스에 적응하기 위해 기공폐쇄, 앱시스산(abscisic acid; 이하 ABA)의 합성 및 축적과 같은 다양한 방어 기작을 활성화시킨다. Global warming causes extreme climate change and causes environmental stress that inhibits the normal growth and development of plants, and plants have evolved sophisticated defense mechanisms to survive in adverse environments such as cold, high salt, and drought. For example, drought is caused by a moisture-deprived environment and severely affects the normal growth of plants, which eventually leads to a decrease in crop yield. It activates various defense mechanisms such as synthesis and accumulation of ABA).

ABA는 비생물적 스트레스 특히, 건조 스트레스에 대하여 식물을 보호하기 위한 조절인자이며, 식물 생장 및 발달에 매우 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. ABA 신호는 삼투 적응 및 뿌리 수리 전도도(hydraulic conductivity)의 조절에 관여하는 전사인자와 E3 리가아제(E3 ligase)와 같은 다양한 스트레스 관련 유전자들의 발현을 조절다고 알려져 있으나, 완전한 ABA 신호전달 경로는 아직 규명되지 않았다. 식물세포에서 ABA 신호전달 개시를 위해서는 ABA 수용체가 존재해야 하고 신호를 하위 단백질로 전달해야한다. 현재까지 ABA 수용체로써 PYR/PYL/RCARs가 ABA를 인식하는 역할을 한다고 알려져 있다. 수용체가 ABA를 인식하면 SnRK2(non-fermenting 1-related subfamily 2) 단백질 인산화효소(kinase) 및 PP2Cs(type 2C protein phosphatases) 각각에 의해 하위 단백질이 인산화 및 탈인산화 된다. SnRK2.2, SnRK2.3, 및 SnRK2.6(OST1)와 같은 SnRK2 인산화효소는 ABA 신호전달의 양성 조절자로써 기능하고, 이와 반대로 group A PP2Cs 인산가수분해효소는 ABA의 음성 조절자 기능을 하며, ABA 수용체인 PYR/PYL/RCAR 단백질들은 group A PP2Cs과 상호작용하여 이들의 활성을 억제한다고 보고되어 있다. PYR/PYL/RCAR에 의해 ABA 발현 증가가 인식되면 단백질 인산가수분해효소-인산화효소 상호작용이 억제되고, SnRK2 type 인산화효소 분비가 유도된다. SnRK2 인산화효소는 전사인자 및 SLAC1 음이온 채널을 포함하는 표적 단백질의 인산화를 통해 특정 유전자들의 발현 및 이온 채널 활성화를 촉진시키며, 이는 식물체가 불리한 환경에 적응할 수 있도록 한다.ABA is a regulator for protecting plants against abiotic stress, particularly drying stress, and is known to play a very important role in plant growth and development. It is known that ABA signaling regulates the expression of various stress-related genes such as transcription factors and E3 ligase involved in osmotic adaptation and regulation of root hydraulic conductivity, but the complete ABA signaling pathway has yet to be elucidated. It didn't happen. In order to initiate ABA signaling in plant cells, the ABA receptor must be present and the signal must be transmitted to a subprotein. So far, it is known that PYR/PYL/RCARs play a role in recognizing ABA as ABA receptors. When the receptor recognizes ABA, the sub-protein is phosphorylated and dephosphorylated by SnRK2 (non-fermenting 1-related subfamily 2) protein kinase (kinase) and PP2Cs (type 2C protein phosphatases), respectively. SnRK2 kinases such as SnRK2.2, SnRK2.3, and SnRK2.6 (OST1) function as positive regulators of ABA signaling, whereas group A PP2Cs phosphatases function as negative regulators of ABA. , It has been reported that PYR/PYL/RCAR proteins, which are ABA receptors, interact with group A PP2Cs and inhibit their activity. When an increase in ABA expression is recognized by PYR/PYL/RCAR, protein phosphatase-kinase interaction is inhibited, and SnRK2 type kinase secretion is induced. SnRK2 kinase promotes expression of specific genes and activation of ion channels through phosphorylation of target proteins including transcription factors and SLAC1 anion channels, which enables plants to adapt to unfavorable environments.

한편, 유비퀴틴화와 마찬가지로 단백질 수모화 또한 세가지 효소(E1: SUMO-activating enzyme, E2: SUMO-conjugating enzyme, E3: SUMO ligase)의 순차적 작용에 의해 결정된다. 수모화는 표적 단백질 내 C-말단 글리신과 특정 라이신 사이의 이소펩타이드 결합을 통한 공유 결합을 의미한다. 수모 분해(deconjugation, desumoylation)은 SUMO 리사이클을 담당하는 수모 프로테아제에 의해 발생할 수 있다. 식물에서, 표적 단백질에 대한 수모 접합은 비생물적 및 생물적 스트레스 반응 동안 기질을 조작하는 빠른 반응 메커니즘을 통해 발생할 수 있다. 또한, 수모화는 유전적으로 건조 스트레스, 열 스트레스, 염분 및 추위 스트레스, 인산염 결핍 반응 및 선천적 면역과 관련되어 있다. 또한, 수모화는 스트레스 반응을 조절하는 살리실산(SA) 및 앱시스산(ABA) 신호 전달 경로와도 연관되어 있다. SUMO E3 리가아제는 생체 내 수모화 경로에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 이들은 SUMO를 E2 효소에서 기질로 전달하는 기질 특이성을 부여한다. 한편, ABA 신호 전달 경로에서 중요한 전사 인자인 ABI5 및 MYB30은 SIZ1(SAP and Miz1)의 영향을 받는다. 즉, SIZ1에 의한 ABI5 또는 MYB30의 수모화는 ABA 반응을 매개하는 것으로 보고된 바 있다.On the other hand, like ubiquitination, protein sumoization is also determined by the sequential action of three enzymes (E1: SUMO-activating enzyme, E2: SUMO-conjugating enzyme, E3: SUMO ligase). Sumoization refers to a covalent bond through an isopeptide bond between a C-terminal glycine and a specific lysine in a target protein. Deconjugation (desumoylation) can occur by the sumo proteases responsible for SUMO recycling. In plants, medulla conjugation to target proteins can occur through rapid response mechanisms that manipulate substrates during abiotic and biotic stress responses. Sumohwa is also genetically associated with drying stress, heat stress, salt and cold stress, phosphate deficiency response and innate immunity. Sumoization has also been implicated in the salicylic acid (SA) and abscisic acid (ABA) signaling pathways that regulate the stress response. SUMO E3 ligase is known to play an important role in the in vivo sumoization pathway. They confer substrate specificity to transfer SUMO from the E2 enzyme to the substrate. On the other hand, ABI5 and MYB30, which are important transcription factors in the ABA signaling pathway, are affected by SIZ1 (SAP and Miz1). That is, it has been reported that ABI5 or MYB30 Sumoization by SIZ1 mediates the ABA reaction.

이와 같이, 많은 식물체를 이용하여 E3 리가아제가 ABA 신호전달 경로를 통해 건조 스트레스 반응에 관여하는지 연구되고 있으나, 그 결과는 아직 미비한 실정이다.As such, studies have been made on whether E3 ligase is involved in the drying stress response through the ABA signaling pathway using many plants, but the results are still incomplete.

Catala, R., Ouyang, J., Abreu, I.A., Hu, Y., Seo, H., Zhang, X. and Chua, N.H. (2007) The Arabidopsis E3 SUMO ligase SIZ1 regulates plant growth and drought responses. The Plant cell, 19, 2952-2966.Catala, R., Ouyang, J., Abreu, I.A., Hu, Y., Seo, H., Zhang, X. and Chua, N.H. (2007) The Arabidopsis E3 SUMO ligase SIZ1 regulates plant growth and drought responses. The Plant cell, 19, 2952-2966.

본 발명자들은 SUMO E3 리가아제와 ABA 신호전달 경로 조절을 통한 건조 스트레스 반응간의 관련성을 알아보기 위해 연구하던 중, 고추에서 E3 리가아제인 CaSIZ1(Capsicum annuum SAP and Miz1) 유전자를 동정하였으며, 상기 유전자가 ABA 신호전달의 음성조절자인 CaDRHB1 단백질의 수모화를 매개하여 안정화시키며, 이를 통해 식물의 건조 스트레스 저항성을 증진시키는 ABA 신호전달의 양성 조절자로써 기능함을 규명함으로써 본 발명을 완성하였다.The present inventors identified CaSIZ1 (Capsicum annuum SAP and Miz1) gene, which is an E3 ligase in red pepper, while studying to investigate the relationship between SUMO E3 ligase and the drying stress response through regulation of the ABA signaling pathway, and the gene was The present invention was completed by stating that it functions as a positive regulator of ABA signaling that mediates and stabilizes CaDRHB1 protein, which is a negative regulator of ABA signaling, and thereby promotes drying stress resistance of plants.

이에, 본 발명의 목적은 건조 스트레스에 대한 양성적 조절인자(positive regulator)인 서열번호 1의 아미노산 서열로 이루어진 CaSIZ1(Capsicum annuum SAP and Miz1) 단백질을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a CaSIZ1 (Capsicum annuum SAP and Miz1) protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, which is a positive regulator for drying stress.

본 발명의 다른 목적은 상기 CaSIZ1 단백질을 암호화하는 CaSIZ1 유전자을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a CaSIZ1 gene encoding the CaSIZ1 protein.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 CaSIZ1 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a recombinant vector comprising the CaSIZ1 gene.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 재조합 벡터로 형질전환된 식물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a plant transformed with the recombinant vector.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 CaSIZ1 단백질, 이를 암호화하는 CaSIZ1 유전자, 및 상기 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 유효성분으로 포함하는 식물체의 건조 스트레스 저항성 증진용 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a composition for enhancing drying stress resistance of plants comprising, as an active ingredient, at least one selected from the group consisting of the CaSIZ1 protein, the CaSIZ1 gene encoding it, and a recombinant vector containing the gene. .

본 발명의 또 다른 목적은 CaSIZ1 유전자를 식물체에 형질전환하여 과발현시킴으로써 식물체의 건조 스트레스 저항성을 증진시키는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for improving drying stress resistance of plants by transforming and overexpressing the CaSIZ1 gene in plants.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법에 의해 건조 스트레스 저항성이 증진된 형질전환 식물체를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a transgenic plant having improved resistance to drying stress by the above method.

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 achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서열번호 1의 아미노산 서열로 이루어진 CaSIZ1(Capsicum annuum SAP and Miz1) 단백질을 제공한다. In order to achieve the object of the present invention as described above, the present invention provides a CaSIZ1 (Capsicum annuum SAP and Miz1) protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1.

또한, 본 발명은 상기 CaSIZ1 단백질을 암호화하는 CaSIZ1 유전자를 제공한다.In addition, the present invention The CaSIZ1 gene encoding the CaSIZ1 protein is provided.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 CaSIZ1 유전자는 서열번호 2의 염기 서열로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the CaSIZ1 gene may consist of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2, but is not limited thereto.

본 발명의 다른 구현예에서, 상기 CaSIZ1 유전자는 고추로부터 분리될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In another embodiment of the present invention, the CaSIZ1 gene may be isolated from pepper, but is not limited thereto.

또한, 본 발명은 상기 CaSIZ1 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 제공한다.In addition, the present invention provides a recombinant vector comprising the CaSIZ1 gene.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 재조합 벡터는 식물체의 건조 스트레스 저항성 증진용일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the recombinant vector may be for promoting drying stress resistance of plants, but is not limited thereto.

또한, 본 발명은 상기 재조합 벡터로 형질 전환된 식물을 제공한다.In addition, the present invention provides a plant transformed with the recombinant vector.

또한, 본 발명은 상기 단백질, 이를 암호화하는 CaSIZ1 유전자, 및 상기 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 유효성분으로 포함하는 식물체의 건조 스트레스 저항성 증진용 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a composition for enhancing drying stress resistance of a plant comprising at least one selected from the group consisting of the protein, the CaSIZ1 gene encoding the same, and a recombinant vector containing the gene as an active ingredient.

또한, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는, 식물체의 건조 스트레스 저항성 증진 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for enhancing drying stress resistance of a plant, comprising the following steps.

(a) CaSIZ1(Capsicum annuum SAP and Miz1) 단백질을 암호화하는 유전자를 식물체에 형질전환 하는 단계; 및(a) CaSIZ1 (Capsicum annuum SAP and Miz1) transforming the gene encoding the protein into a plant; and

(b) 상기 형질전환된 식물체에서 CaSIZ1 단백질을 과발현시키는 단계.(b) overexpressing CaSIZ1 protein in the transformed plant.

또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 건조 스트레스 저항성이 증진된 형질전환 식물체를 제공한다.In addition, the present invention provides a transgenic plant having improved resistance to drying stress by the above method.

또한, 본 발명은 상기 단백질, 이를 암호화하는 CaSIZ1 유전자, 및 상기 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 유효성분으로 포함하는 조성물의 식물체의 건조 스트레스 저항성 증진 용도를 제공한다.In addition, the present invention provides the use of a composition comprising, as an active ingredient, at least one selected from the group consisting of the protein, the CaSIZ1 gene encoding it, and a recombinant vector containing the gene, as an active ingredient, to enhance resistance to drying stress in plants.

또한, 본 발명은 상기 단백질, 이를 암호화하는 CaSIZ1 유전자, 및 상기 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 유효성분으로 포함하는 조성물을 식물에 투여하는 단계를 포함하는 식물체의 건조 스트레스 저항성 증진 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a drying stress resistance of a plant comprising administering to the plant a composition comprising, as an active ingredient, at least one selected from the group consisting of the protein, the CaSIZ1 gene encoding the same, and a recombinant vector containing the gene. It provides a method of promotion.

본 발명은 건조 스트레스에 대한 저항성 증진 단백질을 암호화 하는 CaSIZ1 유전자를 동정하였으며, CaSIZ1 단백질은 ABA 신호전달의 양성 조절자로 기능하며 상기 단백질이 과발현된 형질전환 식물체에서 건조 스트레스 저항성 증진 효과를 확인하였는바, CaSIZ1 유전자의 발현 조절을 통해 인류가 이용할 수 있는 작물 등의 개량에 활용할 수 있으며, 특히 식물의 생산성을 향상시키는데 유용하게 이용할 수 있을 것으로 기대된다.The present invention has identified the CaSIZ1 gene encoding the drying stress resistance enhancing protein, the CaSIZ1 protein functions as a positive regulator of ABA signaling, and the drying stress resistance enhancing effect was confirmed in the transgenic plant in which the protein was overexpressed. of the CaSIZ1 gene It can be used for the improvement of crops that can be used by mankind through expression control, and is expected to be usefully used to improve the productivity of plants in particular.

도 1a는 탈수된 고추 잎에서 추출한 조 추출물을 이용한 CaDRHB1에 대한 무세포 분해 분석 결과를 면역 블롯 분석을 통해 나타낸 것이다.
도 1b는 ABA 처리된 고추 잎에서 추출한 조 추출물을 이용한 CaDRHB1에 대한 무세포 분해 분석 결과를 면역 블롯 분석을 통해 나타낸 것이다.
도 2a는 생체 내 CaDRHB1 단백질의 가뭄에 의해 촉진된 수모 접합을 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 2b는 CaDRHB1-SUMO(SUMO-conjugation-mimic) 단백질의 무세포 분해 결과를 나타낸 것이다. M: MG132
도 2c는 CaSIZ1 침묵 고추 잎에서 추출한 조 추출물을 이용한 CaDRHB1의 무세포 분해 결과를 나타낸 것이다.
도 2d는 CaMMS21 침묵 고추 잎에서 추출한 조 추출물을 이용한 CaDRHB1의 무세포 분해 결과를 나타낸 것이다.
도 2e는 가뭄 스트레스 처리 후 고추 식물의 잎에서 CaSIZ1 발현을 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 2f는 가뭄 스트레스 처리 후 고추 식물의 잎에서 CaMMS21 발현을 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 3a는 CaDRHB1의 수모화 부위를 예측한 결과를 나타낸 것이다.
도 3b는 CaSUMO 1-5를 사용한 CaDRHB1 단편의 Co-IP 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 3c는 K138이 in vivo 수모화 위치임을 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 4a는 MBP-CaDRHB1과 GST-CaSIZ1 융합 단백질의 직접적인 상호 작용에 대한 풀다운 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 4b는 CaSIZ1 및 CaDRHB1의 Co-IP 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 4c는 CaDRHB1 및 CaSIZ1의 BiFC 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 4d는 CaDRHB1의 in vitro 수모화 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 4e는 CaDRHB1의 in vivo 수모화 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 5a는 가뭄, NaCl, ABA 및 저온 처리에 따른 CaSIZ1의 발현을 qRT-PCR 분석으로 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 5b는 묘목 및 성숙 단계에서 다양한 고추 기관에서의 CaSIZ1의 기관 특이적 발현을 나타낸 것이다 (LF, 잎; RT, 뿌리; CT, 자엽; ST, 줄기; YLF, 어린 잎; FEL, 완전히 자란 잎; PT, 잎자루; TR, 원 뿌리; LR, 곁뿌리; FL, 꽃; GF, 녹색 과일).
도 5c는 N. benthamiana에서 GFP 융합 단백질의 일시적 발현에 기반한 CaSIZ1의 세포 내 위치 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 6a는 TRV2:CaSIZ1 및 TRV2:00 고추 식물의 잎에서 CaSIZ1 유전자의 발현을 RT-PCR 분석으로 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 6b는 TRV2:CaSIZ1 및 TRV2:00 고추 식물의 가뭄에 대한 감수성을 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 6c는 잎 분리 후 다양한 시점에서 TRV2:CaSIZ1 및 TRV2:00의 수분 손실을 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 6d는 TRV2:CaSIZ1 및 TRV2:00 고추 식물에서 ABA 처리에 따른 잎 온도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 6e는 TRV2:CaSIZ1 및 TRV2:00 고추 식물에서 ABA 처리에 따른 잎 온도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 6f는 TRV2:CaSIZ1 및 TRV2:00 고추 식물에서 ABA 처리에 따른 기공개도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 6g는 TRV2:CaSIZ1 및 TRV2:00 고추 식물에서 ABA 처리에 따른 기공개도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 6h는 TRV2:CaSIZ1 및 TRV2:00 고추 식물에서 탈수된 잎에서의 스트레스 반응 유전자(CaOSR1, CaRD29B, CaRAB18, CaLOX1)의 발현을 qRT-PCR 분석으로 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 7a는 CaSIZ1-OX 형질전환 식물 및 야생형(WT) 식물의 잎에서 CaSIZ1 발현을 RT-PCR 분석으로 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 7b는 다양한 농도의 ABA가 보충된 0.5X MS 배지에서 형질전환 식물 및 야생형 식물의 발아율을 나타낸 것이다.
도 7c는 ABA에 노출된 형질전환 식물 및 야생형 식물의 성장율을 나타낸 것이다.
도 7d는 ABA에 노출된 형질전환 식물 및 야생형 식물의 자엽 녹화 비율(Rate of cotyledon greening)을 나타낸 것이다.
도 7e는 ABA에 노출된 형질전환 식물 및 야생형 식물의 뿌리 신장 정도를 나타낸 것이다.
도 8a는 CaSIZ1-OX 형질전환 식물 및 야생형(WT) 식물의 가뭄 감수성을 나타낸 것이다.
도 8b는 CaSIZ1-OX 형질전환 식물 및 야생형 식물의 잎에서 증발 수분 손실을 나타낸 것이다.
도 8c는 50μM ABA로 처리된 CaSIZ1-OX 형질전환 식물 및 야생형 식물의 열 화상 이미지를 나타낸 것이다.
도 8d는 CaSIZ1-OX 형질전환 식물 및 야생형 식물의 3개의 가장 큰 잎의 평균 잎 온도를 나타낸 것이다.
도 8e는 CaSIZ1-OX 형질전환 식물 및 야생형 식물의 기공개도를 나타낸 것이다.
도 8f는 CaSIZ1-OX 형질전환 식물 및 야생형 식물의 기공개도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
1a shows the results of a cell-free degradation assay for CaDRHB1 using a crude extract extracted from dehydrated pepper leaves through immunoblot analysis.
Figure 1b shows the results of cell-free analysis of CaDRHB1 using a crude extract extracted from ABA-treated pepper leaves through immunoblot analysis.
Figure 2a shows the results of confirming the medulla conjugation promoted by the drought of the CaDRHB1 protein in vivo.
Figure 2b shows the results of cell-free degradation of CaDRHB1-SUMO (SUMO-conjugation-mimic) protein. M: MG132
Figure 2c shows the results of cell-free degradation of CaDRHB1 using a crude extract extracted from CaSIZ1 silent pepper leaves.
2d shows the results of cell-free degradation of CaDRHB1 using a crude extract extracted from CaMMS21 silenced pepper leaves.
Figure 2e shows the results of confirming the CaSIZ1 expression in the leaves of pepper plants after drought stress treatment.
Figure 2f shows the results of confirming CaMMS21 expression in the leaves of pepper plants after drought stress treatment.
Figure 3a shows the results of predicting the sumoization site of CaDRHB1.
3b shows the results of Co-IP analysis of CaDRHB1 fragments using CaSUMO 1-5.
Figure 3c shows the result of confirming that K138 is the in vivo sumohwa position.
Figure 4a shows the results of pull-down analysis of the direct interaction between MBP-CaDRHB1 and GST-CaSIZ1 fusion protein.
Figure 4b shows the results of Co-IP analysis of CaSIZ1 and CaDRHB1.
Figure 4c shows the BiFC analysis results of CaDRHB1 and CaSIZ1 .
Figure 4d shows the results of the in vitro Sumoization analysis of CaDRHB1.
Figure 4e shows the results of the in vivo Sumoization analysis of CaDRHB1.
Figure 5a shows the results of confirming the expression of CaSIZ1 according to drought, NaCl, ABA and low-temperature treatment by qRT-PCR analysis.
Figure 5b shows the organ-specific expression of CaSIZ1 in various pepper organs at seedling and maturation stages (LF, leaf; RT, root; CT, cotyledon; ST, stem; YLF, young leaf; FEL, fully grown leaf; PT, petiole; TR, primary root; LR, side root; FL, flower; GF, green fruit).
Figure 5c shows the results of analysis of the intracellular localization of CaSIZ1 based on the transient expression of the GFP fusion protein in N. benthamiana.
Figure 6a shows the results of RT-PCR analysis of the expression of CaSIZ1 gene in the leaves of TRV2:CaSIZ1 and TRV2:00 pepper plants.
Figure 6b shows the results of confirming the sensitivity to drought of TRV2:CaSIZ1 and TRV2:00 pepper plants.
6c shows the results of confirming the water loss of TRV2:CaSIZ1 and TRV2:00 at various time points after leaf separation.
Figure 6d shows the results of measuring the leaf temperature according to the ABA treatment in TRV2:CaSIZ1 and TRV2:00 pepper plants.
Figure 6e shows the results of measuring the leaf temperature according to the ABA treatment in TRV2:CaSIZ1 and TRV2:00 pepper plants.
Figure 6f shows the results of measuring pore opening according to ABA treatment in TRV2:CaSIZ1 and TRV2:00 pepper plants.
Figure 6g shows the results of measuring the pore opening according to the ABA treatment in TRV2:CaSIZ1 and TRV2:00 pepper plants.
6h shows the results of confirming the expression of stress response genes (CaOSR1, CaRD29B, CaRAB18, CaLOX1) in the dehydrated leaves of TRV2:CaSIZ1 and TRV2:00 pepper plants by qRT-PCR analysis.
7a shows the results of confirming CaSIZ1 expression in the leaves of CaSIZ1-OX transgenic plants and wild-type (WT) plants by RT-PCR analysis.
Figure 7b shows the germination rates of transgenic plants and wild-type plants in 0.5X MS medium supplemented with various concentrations of ABA.
Figure 7c shows the growth rate of transgenic plants and wild-type plants exposed to ABA.
7D shows the rate of cotyledon greening of transgenic plants and wild-type plants exposed to ABA.
Figure 7e shows the extent of root elongation of transgenic plants and wild-type plants exposed to ABA.
Figure 8a shows the drought susceptibility of CaSIZ1-OX transgenic plants and wild-type (WT) plants.
Figure 8b shows evaporative water loss in the leaves of CaSIZ1-OX transgenic plants and wild-type plants.
FIG. 8c shows thermal image images of CaSIZ1-OX transgenic plants and wild-type plants treated with 50 μM ABA.
Figure 8d shows the average leaf temperature of the three largest leaves of CaSIZ1-OX transgenic plants and wild-type plants.
Figure 8e shows the open air diagram of CaSIZ1-OX transgenic plants and wild-type plants.
Figure 8f shows the results of measuring the air opening degree of CaSIZ1-OX transgenic plants and wild-type plants.

본 발명자들은, ABA 신호전달의 양성 조절자로 기능하는 SUMO E3 리가아제인 CaSIZ1 유전자를 동정하였고, 상기 유전자가 과발현된 형질전환 애기장대 식물체에서 건조 스트레스에 대한 저항성 증가를 확인함으로써 본 발명은 완성하였다.The present inventors have identified the CaSIZ1 gene, which is a SUMO E3 ligase that functions as a positive regulator of ABA signaling, and confirmed the increase in resistance to drying stress in the transgenic Arabidopsis thaliana plant overexpressed with the gene, thereby completing the present invention.

이에, 본 발명은 건조 스트레스에 대한 양성 조절인자인, 서열번호 1의 아미노산 서열로 이루어진 CaSIZ1(Capsicum annuum SAP and Miz1) 단백질 및 이를 암호화하는 유전자를 제공한다.Accordingly, the present invention provides a CaSIZ1 (Capsicum annuum SAP and Miz1) protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, which is a positive regulator for drying stress, and a gene encoding the same.

본 발명의 유전자인 CaSIZ1은 바람직하게는 서열번호 2의 염기서열로 이루어져 있으며, 상기 CaSIZ1 유전자에 의해 암호화되는 펩타이드는 바람직하게는 서열번호 1의 아미노산 서열로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. CaSIZ1 , a gene of the present invention, preferably consists of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2, and the peptide encoded by the CaSIZ1 gene may preferably consist of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, but is not limited thereto.

본 발명의 유전자인 CaSIZ1은 고추로부터 분리된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. CaSIZ1 gene of the present invention may be isolated from red pepper, but is not limited thereto.

본 명세서에서 "양성 조절인자(positive regulator) 단백질"이란 생명현상 조절에서 증가방향으로 작용하는 단백질을 의미한다. 즉, 본 발명의 유전자인 CaSIZ1이 과발현되는 경우, ABA 민감도 증가, 및 건조 스트레스에 대한 저항성이 증가될 수 있다.As used herein, the term "positive regulator protein" refers to a protein that acts in an increasing direction in regulating life phenomena. That is, when CaSIZ1 , which is the gene of the present invention, is overexpressed, ABA sensitivity may be increased, and resistance to drying stress may be increased.

본 발명자들은 건조 스트레스 반응에 관여하는 유전자에 대해 연구하던 중, E3 리가아제 단백질인 CaSIZ1을 동정하였고, 앱시스산(ABA)의 민감도가 증가할수록 기공폐쇄를 촉진하여, 건조 저항성을 증진시킬 수 있다는 사실에 기반하여, 앱시스산 또는 건조 스트레스와 CaSIZ1 유전자간의 연관성을 규명하고자 하였다.The present inventors identified CaSIZ1, an E3 ligase protein, while studying the genes involved in the drying stress response, and the fact that as the sensitivity of abscisic acid (ABA) increases, it promotes pore closure, thereby enhancing drying resistance. Based on this, we tried to investigate the relationship between abscisic acid or drying stress and the CaSIZ1 gene.

우선, 본 발명의 일 실시예에서는, CaSIZ1 단백질이 핵에서 발현되는 것을 GFP 형광을 통해 확인하였고, ABA 또는 건조 처리한 고추 식물 잎에서 CaSIZ1 유전자의 발현이 증가하는 것을 확인하였다(실시예 4 참조).First, in one embodiment of the present invention, it was confirmed through GFP fluorescence that CaSIZ1 protein was expressed in the nucleus, and it was confirmed that the expression of CaSIZ1 gene was increased in ABA or dried pepper plant leaves (see Example 4). .

본 발명의 또 다른 실시예에서는, ABA를 처리한 조건에서 CaSIZ1의 발현이 저해된 고추 및 정상대조군 고추 식물의 잎에서 잎 온도, 기공개도, 수분손실량, 생존율, 스트레스 반응 유전자의 발현 등을 측정함으로써 CaSIZ1 유전자 침묵에 의한 ABA 감수성 감소 효과를 확인하였고, 실제로 CaSIZ1 발현이 저해된 식물에서 대조군에 비해 건조 스트레스 저항성이 감소되는 것을 확인하였다(실시예 5 참조).In another embodiment of the present invention, in the leaves of red pepper plants and normal control pepper plants in which the expression of CaSIZ1 is inhibited under ABA-treated conditions, leaf temperature, stomata, water loss, survival rate, expression of stress response genes, etc. are measured Thus, the effect of reducing ABA sensitivity by CaSIZ1 gene silencing was confirmed, and it was confirmed that drying stress resistance was reduced in plants in which CaSIZ1 expression was actually inhibited compared to the control group (see Example 5).

본 발명의 또 다른 실시예에서는, CaSIZ1을 과발현하는 형질전환 애기장대 식물체를 제작하여 ABA를 처리한 조건에서 야생형 식물체와 CaSIZ1 과발현 식물체의 발아율, 녹색 자엽화, 뿌리 성장율 측정을 통해 CaSIZ1이 식물체의 건조 스트레스 저항성을 증진시키는 양성 조절자로 작용함을 확인하였으며(실시예 6 참조), 실제로 애기장대 식물에서 CaSIZ1 유전자 과발현시 건조 저항성이 증가됨을 잎온도, 기공개도, 수분손실량 측정을 통해 확인하였다(실시예 7 참조).In another embodiment of the present invention, a transgenic Arabidopsis plant overexpressing CaSIZ1 was prepared and CaSIZ1 was dried by measuring the germination rate, green cotyledon, and root growth rate of a wild-type plant and a CaSIZ1 overexpressing plant under ABA-treated conditions. It was confirmed that it acts as a positive regulator to enhance stress resistance (see Example 6), and in fact, it was confirmed through measurement of leaf temperature, pore openness, and moisture loss that drying resistance was increased when CaSIZ1 gene was overexpressed in Arabidopsis plants (implemented) See Example 7).

본 발명의 다른 양태로서, 상기 CaSIZ1 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 제공한다.As another aspect of the present invention, there is provided a recombinant vector comprising the CaSIZ1 gene.

용어 "재조합"은 세포가 이종의 핵산을 복제하거나, 상기 핵산을 발현하거나 또는 펩티드, 이종의 펩티드 또는 이종의 핵산에 의해 암호된 단백질을 발현하는 세포를 지칭하는 것이다. 재조합 세포는 상기 세포의 천연 형태에서는 발견되지 않는 유전자 또는 유전자 절편을, 센스 또는 안티센스 형태 중 하나로 발현할 수 있다. 또한 재조합 세포는 천연 상태의 세포에서 발견되는 유전자를 발현할 수 있으며, 그러나 상기 유전자는 변형된 것으로서 인위적인 수단에 의해 세포 내 재도입된 것이다.The term "recombinant" refers to a cell in which the cell replicates, expresses a heterologous nucleic acid, or expresses a peptide, heterologous peptide or protein encoded by the heterologous nucleic acid. Recombinant cells can express genes or gene segments not found in the native form of the cell, either in sense or antisense form. Recombinant cells can also express genes found in cells in a natural state, but the genes are modified and re-introduced into cells by artificial means.

용어 "재조합 발현 벡터"는 세균 플라스미드, 파아지, 효모 플라스미드, 식물 세포 바이러스, 포유동물 세포 바이러스, 또는 다른 벡터를 의미한다. 대체로, 임의의 플라스미드 및 벡터는 숙주 내에서 복제 및 안정화할 수 있다면 사용될 수 있다. 상기 발현 벡터의 중요한 특성은 복제 원점, 프로모터, 마커 유전자 및 번역 조절 요소(translation control element)를 가지는 것이다.The term "recombinant expression vector" means a bacterial plasmid, phage, yeast plasmid, plant cell virus, mammalian cell virus, or other vector. In general, any plasmid and vector can be used as long as it is capable of replication and stabilization in the host. An important characteristic of the expression vector is that it has an origin of replication, a promoter, a marker gene and a translation control element.

상기 유전자 서열 및 적당한 전사/번역 조절 신호를 포함하는 발현 벡터는 당업자에 주지된 방법에 의해 구축될 수 있다. 상기 방법은 시험관 내 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.An expression vector comprising the above gene sequence and appropriate transcriptional/translational control signals can be constructed by methods well known to those skilled in the art. The method includes in vitro recombinant DNA technology, DNA synthesis technology, and in vivo recombination technology. The DNA sequence can be effectively linked to a suitable promoter in an expression vector to direct 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 투메파시엔스와 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.A preferred example of the recombinant vector of the present invention is a Ti-plasmid vector capable of transferring a part of itself, the so-called T-region, into a plant cell when present in a suitable host such as Agrobacterium tumefaciens. Another type of Ti-plasmid vector (see EP 0 116 718 B1) is currently used to transfer hybrid DNA sequences into plant cells, or protoplasts from which new plants can be produced that properly insert the hybrid DNA into the genome of the plant and there is. A particularly preferred form of the Ti-plasmid vector is the so-called binary vector as claimed in EP 0 120 516 B1 and US Pat. No. 4,940,838. Other suitable vectors that can be used to introduce the DNA according to the invention into a plant host are viral vectors such as those that can be derived from double-stranded plant viruses (eg CaMV) and single-stranded viruses, gemini viruses, etc. For example, it may be selected from an incomplete plant viral vector. The use of such vectors can be advantageous, especially when it is difficult to adequately transform a plant host.

발현 벡터는 하나 이상의 선택성 마커를 포함할 수 있다. 상기 마커는 통상적으로 화학적인 방법으로 선택될 수 있는 특성을 갖는 핵산 서열로, 형질전환된 세포를 비형질전환 세포로부터 구별할 수 있는 모든 유전자가 이에 해당된다. 그 예로는 글리포세이트(glyphosate) 또는 포스피노트리신(phosphinothricin)과 같은 제초제 저항성 유전자, 카나마이신(kanamycin), G418, 블레오마이신(Bleomycin), 하이그로마이신(hygromycin), 클로람페니콜(chloramphenicol)과 같은 항생제 내성 유전자가 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The expression vector may include one or more selectable markers. The marker is a nucleic acid sequence having a characteristic that can be selected by a conventional 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 There is a resistance gene, but is not limited thereto.

본 발명의 재조합 벡터에서, 프로모터는 CaMV 35S, 액틴, 유비퀴틴, pEMU, MAS 또는 히스톤 프로모터일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. "프로모터"란 용어는 구조 유전자로부터의 DNA 업스트림의 영역을 의미하며 전사를 개시하기 위하여 RNA 폴리머라아제가 결합하는 DNA 분자를 말한다. "식물 프로모터"는 식물 세포에서 전사를 개시할 수 있는 프로모터이다. "지속적(constitutive) 프로모터"는 대부분의 환경 조건 및 발달 상태 또는 세포 분화 하에서 활성이 있는 프로모터이다. 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 region of DNA upstream from a structural gene and refers to a DNA molecule to which RNA polymerase binds to initiate transcription. A “plant promoter” is a promoter capable of initiating transcription in a plant cell. A “constitutive promoter” is a promoter that is active under most environmental conditions and developmental states or cell differentiation.

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 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 터미네이터의 필요성에 관하여, 그러한 영역이 식물 세포에서의 전사의 확실성 및 효율을 증가시키는 것으로 일반적으로 알려져 있다. In the recombinant vector of the present invention, a conventional terminator may be used, for example, nopaline synthase (NOS), rice α-amylase RAmy1 A terminator, phaseoline terminator, Agrobacterium tumefaciens (Agrobacterium tumefaciens) ) of octopine (Octopine) gene terminator, etc., but 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.

식물의 형질전환은 DNA를 식물에 전이시키는 임의의 방법을 의미한다. 그러한 형질전환 방법은 반드시 재생 및 (또는) 조직 배양기간을 가질 필요는 없다. 식물 종의 형질전환은 이제는 쌍자엽 식물뿐만 아니라 단자엽 식물양자를 포함한 식물 종에 대해 일반적이다. 원칙적으로, 임의의 형질전환 방법은 본 발명에 따른 잡종 DNA를 적당한 선조 세포로 도입시키는데 이용될 수 있다. 방법은 원형질체에 대한 칼슘/폴리에틸렌 글리콜 방법(Krens, F.A. et al., 1982, Nature 296, 72-74; Negrutiu I. et al., June 1987, Plant Mol. Biol. 8, 363-373), 원형질체의 전기천공법(Shillito R.D. et al., 1985 Bio/Technol. 3, 1099-1102), 식물 요소로의 현미주사법(Crossway A. et al., 1986, Mol. Gen. Genet. 202, 179-185), 각종 식물 요소의 (DNA 또는 RNA-코팅된) 입자충격법(Klein T.M. et al., 1987, Nature 327, 70), 식물의 침윤 또는 성숙 화분 또는 소포자의 형질전환에 의한 아그로박테리움 투머파시엔스 매개된 유전자 전이에서 (비완전성) 바이러스에 의한 감염(EP 0 301 316호) 등으로부터 적당하게 선택될 수 있다. 본 발명에 따른 바람직한 방법은 아그로박테리움 매개된 DNA 전달을 포함한다. Transformation of a plant refers to any method of transferring DNA into a plant. Such transformation methods need not necessarily have a period of regeneration and/or tissue culture. Transformation of plant species is now common for plant species including both monocots as well as dicots. In principle, any transformation method can be used to introduce the hybrid DNA according to the invention into suitable progenitor cells. Methods include the calcium/polyethylene glycol method for protoplasts (Krens, FA et al., 1982, Nature 296, 72-74; Negrutiu I. et al., June 1987, Plant Mol. Biol. 8, 363-373), protoplasts. electroporation (Shillito RD et al., 1985 Bio/Technol. 3, 1099-1102), microinjection with plant elements (Crossway A. et al., 1986, Mol. Gen. Genet. 202, 179-185) ), particle bombardment (DNA or RNA-coated) of various plant elements (Klein TM et al., 1987, Nature 327, 70), Agrobacterium tumapsis by infiltration of plants or transformation of mature pollen or vesicles In ence-mediated gene transfer, it can be appropriately selected from (incomplete) virus infection (EP 0 301 316) and the like. A preferred method according to the present invention comprises Agrobacterium mediated DNA transfer.

본 발명에 있어서, 상기 재조합 벡터는 재조합 식물 발현 벡터이다. In the present invention, the recombinant vector is a recombinant plant expression vector.

본 발명의 다른 양태로서, 상기 재조합 벡터로 형질 전환된 식물을 제공한다.As another aspect of the present invention, there is provided a plant transformed with the recombinant vector.

본 발명의 다른 양태로서, CaSIZ1 단백질, 이를 암호화하는 CaSIZ1 유전자, 및 상기 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 유효성분으로 포함하는 식물체의 건조 스트레스 저항성 증진용 조성물을 제공한다.As another aspect of the present invention, there is provided a composition for promoting drying stress resistance of plants comprising, as an active ingredient, at least one selected from the group consisting of a CaSIZ1 protein, a CaSIZ1 gene encoding the same, and a recombinant vector containing the gene.

본 발명의 또 다른 양태로서, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는, 식물체의 건조 스트레스 저항성 증진 방법을 제공한다. As another aspect of the present invention, the present invention provides a method for enhancing drying stress resistance of a plant, comprising the following steps.

(a) CaSIZ1(Capsicum annuum SAP and Miz1) 단백질을 암호화하는 유전자를 식물체에 형질전환 하는 단계; 및(a) CaSIZ1 (Capsicum annuum SAP and Miz1) transforming the gene encoding the protein into a plant; and

(b) 상기 형질전환된 식물체에서 CaSIZ1 단백질을 과발현시키는 단계.(b) overexpressing CaSIZ1 protein in the transformed plant.

본 발명의 또 다른 양태로서, 상기 방법에 의해 건조 스트레스 저항성이 증진된 형질전환 식물체를 제공한다. As another aspect of the present invention, there is provided a transgenic plant having improved resistance to drying stress by the method.

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, 알파파, 톨페스큐, 페레니얼라이그라스를 포함하는 사료 물류 등일 수 있으며, 가장 바람직하게는 애기장대 또는 고추이나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the plant (sieve) is rice, wheat, barley, corn, soybean, potato, red bean, oats, food crops including sorghum; vegetable crops including Arabidopsis thaliana, Chinese cabbage, radish, red pepper, strawberry, tomato, watermelon, cucumber, cabbage, melon, pumpkin, green onion, onion and carrot; special crops including ginseng, tobacco, cotton, sesame, sugar cane, sugar beet, perilla, peanut, and rapeseed; fruit trees including apple trees, pear trees, jujube trees, peaches, poplars, grapes, tangerines, persimmons, plums, apricots, and bananas; flowers including roses, gladiolus, gerberas, carnations, chrysanthemums, lilies and tulips; And may be ryegrass, red clover, orchard grass, alpha wave, tall fescue, feed logistics including perennial ryegrass, and most preferably Arabidopsis thaliana or red pepper, but is not limited thereto.

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 examples are presented to help the understanding of the present invention. However, the following examples are only provided for easier understanding of the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the following examples.

[실시예][Example]

실시예 1. 실험준비 및 실험방법Example 1. Experimental preparation and experimental method

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

고추(Capsicum annuum L., cv. Nockwang), 및 담배(Nicotiana benthamiana) 종자는 증기 소독된 배합토[피트모스(peat moss):펄라이트(perlite):질석(vermiculite)=5:3:2, v/v/v], 사토(sand), 및 양토(loam soil)를 1:1:1(v/v/v)로 섞고 파종하였다. 이후 고추 식물은 27±1℃ 조건의 생육실에서 16시간 빛/8시간 암주기로 백색 형광등(80 μmol photons m-2ㆍS-1) 빛 아래 성장시켰다. 담배 식물은 16 시간 빛/8 시간 암주기로 25±1℃ 조건의 성장 챔버에서 유지시켰다. 애기장대(Arabidopsis thaliana, 생태형 Col-0) 식물 종자를 1% sucrose와 Microagar (Duchefa 생화학)가 포함된 Murashige and Skoog (MS) 소금에서 발아시켰다. 모든 종자는 성장실에 넣기 전에, 4℃에서 2일간 개화결실을 맺게 하였고, 그 플레이트를 성장 챔버에서 16 시간 빛/8 시간 암주기로 24℃에서 배양하였다. 애기장대 모종은 증기 소독된 배합토[피트모스(peat moss):펄라이트(perlite):질석(vermiculite)=9:1:1, v/v/v]에 24℃에서 16 시간 빛/8 시간 암주기로 백색 형광등(130 μmol photons m-2ㆍS-1) 빛 아래 60% 상대습도로 유지시켰다.Pepper ( Capsicum annuum L., cv. Nockwang ), and tobacco ( Nicotiana benthamiana ) seeds were steam-sterilized mixed soil [peat moss: perlite: vermiculite = 5:3:2, v/v /v], sand, and loam soil were mixed at a ratio of 1:1:1 (v/v/v) and sown. Thereafter, pepper plants were grown under a white fluorescent lamp (80 μmol photons m -2 ㆍS -1 ) in a growth room at 27±1° C. with a light/dark cycle of 16 hours. Tobacco plants were maintained in a growth chamber at 25±1° C. with a 16 hour light/8 hour dark cycle. Arabidopsis thaliana (ecological type Col-0) plant seeds were germinated in Murashige and Skoog (MS) salt containing 1% sucrose and Microagar (Duchefa Biochemistry). All seeds were allowed to flower and fruit for 2 days at 4°C before being placed in a growth chamber, and the plates were incubated at 24°C in a growth chamber for 16 hours light/8 hours dark cycle. Arabidopsis seedlings are white in steam-sterilized mixed soil [peat moss:perlite:vermiculite=9:1:1, v/v/v] at 24°C for 16 hours light/8 hours dark cycle. It was maintained at 60% relative humidity under fluorescent light (130 μmol photons m -2 ㆍS -1 ).

1-2. 무세포 분해 분석(Cell-free degradation assay)1-2. Cell-free degradation assay

원 단백질 추출물은 추출 버퍼 [25 mM Tris-HCl (pH 7.5), 10 mM MgCl2, 5 mM DTT(dithiothreitol), 0.1% Triton X-100, 10 mM ATP, 및 10 mM NaCl]를 이용하여 4주된 고추 식물의 잎으로부터 준비되었다. GST-표지된 CaDRHB1 또는 GST-CaDRHB1-SUMO 단백질(500ng)은 원 단백질 추출물(총 단백질 50μg)과 함께 배양되었고, 이와 동시에 50μM의 MG132의 존재하에 3시간동안 배양해주었다. 단백질 분해를 측정하기 위하여, 항-GST 항체를 사용하여 면역블롯팅을 통해 분석하였다.The raw protein extract was prepared using extraction buffer [25 mM Tris-HCl (pH 7.5), 10 mM MgCl 2 , 5 mM dithiothreitol (DTT), 0.1% Triton X-100, 10 mM ATP, and 10 mM NaCl] for 4 weeks. It was prepared from the leaves of the pepper plant. GST-labeled CaDRHB1 or GST-CaDRHB1-SUMO protein (500 ng) was incubated with the original protein extract (50 μg of total protein), and at the same time incubated in the presence of 50 μM of MG132 for 3 hours. To measure the protein degradation, it was analyzed by immunoblotting using an anti-GST antibody.

1-3. GST 풀다운 분석(GST pull-down assay)1-3. GST pull-down assay

풀다운 분석을 위해 GST-CaSIZ1, GST, MBP-CaDRHB1 또는 MBP를 발현하는 BL21 DE3 E. coli로부터 세균 용해물을 제조하였다. GST-CaSIZ1 또는 GST를 포함한 용해물은 Glutathione S-transferase(GST) 수지와 함께 4℃에서 2시간 동안 배양한 후 MBP-CaDRHB1 또는 MBP와 함께 추가로 2시간 동안 배양하였다. 수지에서 용출된 단백질을 항-MBP 항체(New England Biolabs)로 면역블롯 분석하여 MBP-CaDRHB1을 검출하였다.Bacterial lysates were prepared from BL21 DE3 E. coli expressing GST-CaSIZ1, GST, MBP-CaDRHB1 or MBP for pull-down analysis. Lysates containing GST-CaSIZ1 or GST were incubated with Glutathione S-transferase (GST) resin at 4° C. for 2 hours, and then incubated with MBP-CaDRHB1 or MBP for additional 2 hours. The protein eluted from the resin was subjected to immunoblot analysis with an anti-MBP antibody (New England Biolabs) to detect MBP-CaDRHB1.

1-4. 공면역침전 분석(Co-immunoprecipitation assay)1-4. Co-immunoprecipitation assay

35S:HA-CaSIZ1 및 35S:CaDRHB1-GFP 구축물을 포함하는 아그로박테리움 투메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens) 세포를 4주령 N. benethamiana 잎에 침투시켰다. 담배 잎은 액체 질소에서 균질화시켰고 총 단백질은 단백질 추출 버퍼(150 mM Tris-HCl pH 7.5, 10% glycerol, 1 mM EDTA, 150 mM NaCl, 10 mM DTT, 0.2% Triton X-100, 2% PVPP, 및 1X complete cocktail of protease inhibitors)에서 추출하였다. 단백질 추출 후 추출물의 5%를 투입 대조군으로 사용하였다. 단백질 추출물은 Pierce anti-HA agarose(Thermo Scientific)와 함께 4℃에서 3시간 동안 배양하였다. 침전된 단백질을 3회 이상 세척한 다음 4X SDS-PAGE 로딩 버퍼로 용출시켰다. 용출된 샘플을 항-GFP(Santa Cruz Biotechnology) 및 항-HA(Agrisera) 항체로 면역 블롯 분석하였다. Agrobacterium tumefaciens cells containing 35S:HA-CaSIZ1 and 35S:CaDRHB1-GFP constructs were infiltrated into 4-week-old N. benethamiana leaves. Tobacco leaves were homogenized in liquid nitrogen and total protein was purified in protein extraction buffer (150 mM Tris-HCl pH 7.5, 10% glycerol, 1 mM EDTA, 150 mM NaCl, 10 mM DTT, 0.2% Triton X-100, 2% PVPP, and 1X complete cocktail of protease inhibitors). After protein extraction, 5% of the extract was used as an input control. The protein extract was incubated with Pierce anti-HA agarose (Thermo Scientific) at 4°C for 3 hours. The precipitated protein was washed three or more times and then eluted with 4X SDS-PAGE loading buffer. The eluted samples were subjected to immunoblot analysis with anti-GFP (Santa Cruz Biotechnology) and anti-HA (Agrisera) antibodies.

1-5. 이분자 형광 상보성 분석(Bimolecular fluorescence complementation assay, BiFC)1-5. Bimolecular fluorescence complementation assay (BiFC)

종결 코돈이 없는 CaSIZ1 또는 CaSIBZ1의 전장 cDNA는 bimolecular fluorescence complementation(BiFC) 구조체 (Waadt et al., 2008)의 생성을 위해 35S-VYNE 벡터에 서브 클로닝되었다. 일과성 발현을 위해서, 상기 구조을 보유하고 있는 아그로박테리움(Agrobacterium tumefaciens) 균주 GV3101를 유전자 침묵을 피하기 위해 p19 균주와 혼합 한 후, 1mL 바늘 없는 주사기를 사용하여 5 주된 담배(N. benthamiana) 식물 (OD600 = 0.5)의 잎의 배축면에 침투시켰다. 침윤 3일 후, 잎 디스크를 절단하고 LSM Image Browser 소프트웨어가 장착 된 공초점 현미경 (510 UV/Vis Meta; Zeiss) 하에서 하측 표피 세포를 검사 하였다.The full-length cDNA of CaSIZ1 or CaSIBZ1 without a stop codon was subcloned into a 35S-VYNE vector for generation of a bimolecular fluorescence complementation (BiFC) construct (Waadt et al., 2008). For transient expression, the Agrobacterium tumefaciens strain GV3101 harboring the above structure was mixed with the p19 strain to avoid gene silencing, and then using a 1 mL needleless syringe to 5 week old tobacco ( N. benthamiana ) plants (OD600) = 0.5) infiltrated into the hypoaxial side of the leaf. Three days after infiltration, leaf discs were excised and inferior epidermal cells were examined under a confocal microscope (510 UV/Vis Meta; Zeiss) equipped with LSM Image Browser software.

1-6. in vitro 수모화 분석(sumoylation assay)1-6. in vitro sumoylation assay

재조합 단백질 MBP-CaDRHB1 및 GST-CaSIZ1은 E. coli에서 정제되었다. 50ng 정제된 E1 His-CaSAE1, 50ng 정제된 E2 His-CaSCE1, 1μg 정제된 His-CaSUMO1, 0.5μg MBP-CaDRHB1 및 증가하는 양의 GST-CaSIZ1을 30℃에서 3시간 동안 30μl의 반응 버퍼(50 mM Tris-HCl pH 7.5, 5 mM MgCl2, 2mM ATP)에서 함께 배양하였다. 단백질은 SDS-PAGE에서 분리하였고, 수모-접합된 MBP-CaDRHB1은 항-MBP (New England Biolabs) 및 항-Sumo1(Agrisera) 항체로 검출하였다. GST-CaSIZ1의 단백질 수준 증가는 항-GST(Santa Cruz Biotechnology) 항체로 검출하였다.Recombinant proteins MBP-CaDRHB1 and GST-CaSIZ1 were purified from E. coli. 50 ng purified E1 His-CaSAE1, 50 ng purified E2 His-CaSCE1, 1 μg purified His-CaSUMO1, 0.5 μg MBP-CaDRHB1 and increasing amounts of GST-CaSIZ1 were added to 30 μl of reaction buffer (50 mM Tris-HCl pH 7.5, 5 mM MgCl 2 , 2 mM ATP). Proteins were separated by SDS-PAGE and Sumo-conjugated MBP-CaDRHB1 was detected with anti-MBP (New England Biolabs) and anti-Sumo1 (Agrisera) antibodies. An increase in the protein level of GST-CaSIZ1 was detected with an anti-GST (Santa Cruz Biotechnology) antibody.

1-7. RNA 추출 및 qRT-PCR(quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction)1-7. RNA extraction and quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction (qRT-PCR)

총 RNA는 TRI REAGENT (MRC)를 사용하여 4주령 고추 식물에서 추출하고 iScript cDNA 합성 키트(BIO RAD)를 사용하여 역전사를 수행하였다. 그런 다음 IQ SYBR green SuperMix(BIO RAD)로 정량적 실시간 PCR 분석을 수행하여 특정 유전자를 검출하였다. CaACT1의 발현은 표준 대조군으로 사용되었다. 실험은 세 번 반복하였다. PCR은 95℃에서 5분간, 95℃에서 20초, 60℃에서 20초, 72℃에서 20초 45싸이클의 프로그램으로 수행되었다. 각 유전자의 상대적인 발현량은 ΔΔCt 방법으로 계산하였다.Total RNA was extracted from 4-week-old pepper plants using TRI REAGENT (MRC) and reverse transcription was performed using the iScript cDNA synthesis kit (BIO RAD). Then, quantitative real-time PCR analysis was performed with IQ SYBR green SuperMix (BIO RAD) to detect specific genes. The expression of CaACT1 was used as a standard control. The experiment was repeated three times. PCR was performed with a program of 45 cycles at 95° C. for 5 minutes, 95° C. for 20 seconds, 60° C. for 20 seconds, and 72° C. for 20 seconds. The relative expression level of each gene was calculated by the ΔΔCt method.

Figure pat00001
Figure pat00001

1-8. 세포 내 위치 분석(Subcellular localization analysis)1-8. Subcellular localization analysis

정지 코돈이 없는 CaSIZ1 코딩 영역을 GFP-융합 이진 벡터 p326GFP에 삽입 하였다. 아그로박테리움(Agrobacterium tumefaciens) 균주 GV3101를 p19 균주 (1 : 1 비율, OD600 = 0.5)와 혼합하고, 5 주된 완전히 팽창된 담배 식물 잎에 공침시켰다. 침투 2일 후 DAPI(4', 6-diamidino-2-phenylindole) 용액(1μg/ml)을 침투시켜 핵을 염색하고 LSM Image Browser 소프트웨어가 장착된 공초점 현미경(510 UV/Vis Meta; Zeiss)으로 현미경 분석을 수행하였다.The CaSIZ1 coding region without a stop codon was inserted into the GFP-fusion binary vector p326GFP. Agrobacterium tumefaciens strain GV3101 was mixed with p19 strain (1 : 1 ratio, OD600 = 0.5) and co-precipitated into fully expanded tobacco plant leaves of 5 weeks. After 2 days of infiltration, the nucleus was stained by infiltrating with a DAPI (4',6-diamidino-2-phenylindole) solution (1 μg/ml), and was analyzed with a confocal microscope (510 UV/Vis Meta; Zeiss) equipped with LSM Image Browser software. Microscopic analysis was performed.

1-9. Virus-induced gene silencing (VIGS)1-9. Virus-induced gene silencing (VIGS)

CaSIZ1의 기능 상실 분석(loss-of function analysis)을 위해, 고추 식물에서 바이러스 유도 유전자 침묵 (virus-induced gene silencing: VIGS)이 수행되었다. CaSIZ1 cDNA의 726-1025-bp 단편을 pTRV2 벡터에 삽입하였다. 또한, pTRV1 및 pTRV2:CaSIZ1 또는 pTRV2:00을 운반하는 아그로박테리움(Agrobacterium tumefaciens) 균주 GV3101을 고추의 완전히 자란 자엽(fully expanded cotyledons)에 침투시켰다(각 균주별 OD600=0.2). 식물체들은 생장 및 바이러스가 증식할 수 있도록 16시간 낮/8시간 밤으로 광주기를 설정한 25℃의 생육실에 두었다.For loss-of function analysis of CaSIZ1, virus-induced gene silencing (VIGS) was performed in pepper plants. A 726-1025-bp fragment of CaSIZ1 cDNA was inserted into the pTRV2 vector. In addition, the Agrobacterium tumefaciens strain GV3101 carrying pTRV1 and pTRV2: CaSIZ1 or pTRV2:00 was infiltrated into fully expanded cotyledons of pepper (OD 600 = 0.2 for each strain). Plants were placed in a growth room at 25°C with a photoperiod set to 16 hours daytime/8 hours night for growth and virus proliferation.

1-10. CaSIZ1-OX 형질전환 애기장대 식물의 제작1-10. Production of CaSIZ1-OX transgenic Arabidopsis plants

전장 CaSIZ1 cDNA를 pENTR/D-TOPO 벡터(Invitrogen)에 결합한 다음 콜리 플라워 모자이크 바이러스(CaMV) 35S 프로모터의 제어 하에 CaSIZ1의 구성적 발현을 위한 LR 반응을 사용하여 pK2GW7 이원 벡터에 삽입하였다. 애기장대에서. 상기 제작물은 플로랄 딥(floral dip) 방법을 사용하여 A. tumefaciens 균주 GV3101에 형질전환되었다(Clough and Bent, 1998). 트랜스제닉 계통을 선택하기 위해, 형질전환된 식물에서 수확한 종자를 50μg

Figure pat00002
ml-1의 카나마이신이 함유된 MS 한천 플레이트에 파종하였다.The full-length CaSIZ1 cDNA was bound to the pENTR/D-TOPO vector (Invitrogen) and then inserted into the pK2GW7 binary vector using the LR reaction for constitutive expression of CaSIZ1 under the control of the cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter. in Arabidopsis. The construct was transformed into A. tumefaciens strain GV3101 using the floral dip method (Clough and Bent, 1998). To select transgenic lines, 50 μg of seeds harvested from transformed plants
Figure pat00002
It was sown on MS agar plates containing ml -1 of kanamycin.

1-11. ABA, 건조스트레스, NaCl 처리 및 형태 분석1-11. ABA, drying stress, NaCl treatment and morphology analysis

고추에서 CaSIZ1의 발현 양상을 조사하기 위해, 4주령 고추 식물에 100μM ABA, 건조스트레스, 200mM NaCl 또는 저온(4℃)을 처리하였다. NaCl 처리를 위해 고추 식물을 200mM NaCl 용액으로 관개 하였다. 각 처리 후 0, 0.5, 1, 3, 6, 9 및 12시간(ABA, 건조) 또는 0, 2, 6, 12 및 24시간(NaCl, 저온)에 수확되었다. qRT-PCR 분석을 위해, 가뭄 스트레스를 받기 전인 4엽 단계 CaSIZ1 침묵 고추 식물을 토양에서 조심스럽게 제거하고 처리 후 지정된 시점에 수확하였다.To investigate the expression pattern of CaSIZ1 in red pepper, 4-week-old pepper plants were treated with 100 μM ABA, drying stress, 200 mM NaCl, or low temperature (4° C.). For NaCl treatment, pepper plants were irrigated with 200 mM NaCl solution. Harvested at 0, 0.5, 1, 3, 6, 9 and 12 hours (ABA, dry) or 0, 2, 6, 12 and 24 hours (NaCl, low temperature) after each treatment. For qRT-PCR analysis, 4-leaf stage CaSIZ1 silenced pepper plants prior to drought stress were carefully removed from the soil and harvested at designated time points after treatment.

발아 및 묘목 성장 시험을 위해, 야생형 및 CaSIZ1-OX Arabidopsis 계통의 종자 100개를 다양한 농도의 ABA가 보충된 MS 한천 배지가 들어있는 플레이트에 파종하였다. 뿌리가 나오는 종자와 녹색 자엽을 가진 종자의 수를 분주 후 4일까지 매일 계산하였다. ABA 억제된 1차 뿌리 성장 분석을 위해 MS 한천 플레이트를 수직으로 놓고 분주 후 6일 째에 뿌리 길이를 측정하였다.For germination and seedling growth tests, 100 seeds of wild-type and CaSIZ1-OX Arabidopsis lines were sown on plates containing MS agar medium supplemented with various concentrations of ABA. The number of seeds with roots and seeds with green cotyledons were counted every day until 4 days after seeding. For ABA-inhibited primary root growth analysis, MS agar plates were placed vertically and root length was measured on day 6 after dispensing.

건조스트레스 내성 분석은 4엽 단계 CaSIZ1 침묵 고추 식물과 3주령 CaSIZ1-OX 애기장대 식물을 사용하여 수행하였다. 증산 수분 손실을 측정하기 위해 4엽기 고추 식물과 3주령 애기장대 식물에서 잎을 분리하고 표시된 시점에서 무게 감소를 측정하였다. 모든 실험은 적어도 세 번 수행하였다.Dry stress tolerance analysis was performed using 4-leaf stage CaSIZ1 silent pepper plants and 3-week-old CaSIZ1-OX Arabidopsis plants. To measure transpiration water loss, leaves were separated from 4-leaf pepper plants and 3-week-old Arabidopsis plants, and weight loss was measured at the indicated time points. All experiments were performed at least three times.

1-12. 열 영상법(Thermal imaging)1-12. Thermal imaging

열 화상 분석(thermal imaging analysis)을 위해, 첫 번째와 두 번째 잎이 모두 자라는 4주된 고추 식물과 3주 또는 4주된 애기장대 식물을 50μM ABA로 처리하였다. 열 화상 이미지는 적외선 카메라 (FLIR systems; T420)를 사용하여 얻었으며 잎 온도는 FLIR Tools + ver 5.2 소프트웨어로 측정하였다. For thermal imaging analysis, both first and second leaf-growing 4-week-old pepper plants and 3 or 4-week-old Arabidopsis plants were treated with 50 μM ABA. Thermal images were obtained using an infrared camera (FLIR systems; T420) and leaf temperature was measured with FLIR Tools + ver 5.2 software.

1-13. 기공개도(Stomatal aperture)의 생물학적 검정1-13. Bioassay of stomatal aperture

기공개도(stomatal aperture)의 생물학적 정량은 이전에 설명한대로 수행되었다(Lim and Lee, 2016). 간단하게는, 3 주된 애기장대 식물의 로제트(rosette) 잎에서 잎 표피 껍질을 채취하고 기공 개방 용액 (SOS; 50mM KCl, 10mM MES-KOH, 10μM CaCl2, pH 6.15)에 부유시켰다. 3시간 배양 후, 완충액을 10 또는 20μM ABA를 포함하는 새로운 SOS로 대체하였다. 추가 2.5시간 배양 후, 각각 개별 샘플에서 100개의 기공을 Nikon Eclipse 80i 현미경으로 무작위로 관찰하고, Image J 1.46r (http://imagej.nih.gov/ij)를 사용하여 기공의 너비와 길이를 측정하였다. 각 실험은 세 번 수행하였다.Bioquantification of stomatal aperture was performed as previously described (Lim and Lee, 2016). Briefly, leaf epidermal skins were harvested from rosette leaves of 3-week-old Arabidopsis plants and suspended in stomata opening solution (SOS; 50 mM KCl, 10 mM MES-KOH, 10 μM CaCl 2 , pH 6.15). After 3 hours of incubation, the buffer was replaced with fresh SOS containing 10 or 20 μM ABA. After an additional 2.5 h incubation, 100 pores in each individual sample were randomly observed with a Nikon Eclipse 80i microscope, and the width and length of the pores were measured using Image J 1.46r (http://imagej.nih.gov/ij). measured. Each experiment was performed three times.

실시예 2. 수모화를 통한 CaDRHB1 단백질의 안정성 향상 확인Example 2. Confirmation of improvement in stability of CaDRHB1 protein through Sumoization

CaDRHB1이 ABA 및 건조 스트레스의 양성 조절자 역할을 하는 것을 확인하기 위하여, ABA 및 건조 스트레스를 처리한 고추 식물을 사용하여 무세포 분해 분석을 수행하였다.In order to confirm that CaDRHB1 acts as a positive regulator of ABA and drying stress, acellular degradation assay was performed using ABA and drying stress-treated pepper plants.

도 1a에 나타난 바와 같이, CaDRHB1 단백질의 분해는 건강한 고추의 조 추출물과 비교하여 6시간 동안 가뭄 스트레스를 받은 고추의 조 추출물에서 감소되었다. As shown in FIG. 1A , the degradation of CaDRHB1 protein was reduced in the crude extract of red pepper subjected to drought stress for 6 hours compared to the crude extract of healthy pepper.

또한, 도 1b에 나타난 바와 같이, CaDRHB1 단백질의 분해는 ABA 처리된 고추의 조 추출물에서도 감소되었다. 상기 결과들은 CaDRHB1 단백질이 가뭄과 ABA에 반응하여 안정화되었음을 나타낸다.In addition, as shown in Figure 1b, the degradation of CaDRHB1 protein was also reduced in the crude extract of ABA-treated red pepper. These results indicate that CaDRHB1 protein was stabilized in response to drought and ABA.

한편, HD-ZIP I의 구성요소인 CaDRHB1은 수모화에 대한 추정적 모티브를 포함하는 것으로 알려져 있다. 이에, 가뭄이 CaDRHB1 단백질의 수모화에 관여하는지 확인하기 위하여 35S:CaDRHB1-GFP 및 35S:HA-CaSUMO1-5를 일시적으로 발현하는 니코티아나 벤타미아나를 사용하여 in vivo 수모화를 수행하였다.On the other hand, CaDRHB1, which is a component of HD-ZIP I, is known to contain a putative motif for sumohwa. Therefore, in order to confirm whether drought is involved in the sumoization of CaDRHB1 protein, in vivo sumoization was performed using Nicotiana benthamiana transiently expressing 35S:CaDRHB1-GFP and 35S:HA-CaSUMO1-5.

그 결과, 도 2a에 나타난 바와 같이, CaDRHB1의 수모화는 건강한 잎보다 가뭄 처리된 잎에서 더 높은 것을 확인하였다.As a result, as shown in FIG. 2a , it was confirmed that the Sumoization of CaDRHB1 was higher in the drought-treated leaves than in the healthy leaves.

그런 다음, 수모 단백질 서열을 CaDRHB1의 C 말단에 융합시켜 만든 수모화-유사 CaDRHB1 단백질을 사용하여 무세포 분해 분석을 수행함으로써, 수모화와 CaDRHB1의 안정성이 연관되었는지 확인하였다.Then, by performing a cell-free analysis using a sumo-like CaDRHB1 protein made by fusing the sumo-protein sequence to the C-terminus of CaDRHB1, it was confirmed whether sumo-ization and the stability of CaDRHB1 were associated.

그 결과, 도 2b에 나타난 바와 같이, 야생형 CaDRHB1에 비해 수모화 모방 CaDRHB1(CaDRHB1-SUMO)의 분해가 감소하는 것으로 나타났다. 상기 결과로부터 CaSIZ1과 CaMMS21은 고추 SUMO E3 리가아제 유전자이므로 CaSIZ1 또는 CaMMS21이 CaDRHB1의 SUMO 결합을 촉진할 수 있을 것으로 추측하였다.As a result, as shown in FIG. 2b , it was found that degradation of Sumo-mimicking CaDRHB1 (CaDRHB1-SUMO) was reduced compared to wild-type CaDRHB1. From the above results, since CaSIZ1 and CaMMS21 are pepper SUMO E3 ligase genes, it was assumed that CaSIZ1 or CaMMS21 could promote SUMO binding of CaDRHB1.

다음으로 CaDRHB1 단백질의 수모화를 매개하는 단백질을 확인하기 위해 CaSIZ1- 또는 CaMMS21 침묵 고추의 조추출물로 무세포 분해를 수행하였다.Next, cell-free digestion was performed with the crude extract of CaSIZ1- or CaMMS21 silenced pepper in order to identify the protein mediating the sumoization of CaDRHB1 protein.

도 2c에 나타난 바와 같이, GST-CaDRHB1 단백질은 대조 식물보다 CaSIZ1 침묵 고추에서 훨씬 더 분해된 반면, As shown in Figure 2c, the GST-CaDRHB1 protein was much more degraded in CaSIZ1 silenced pepper than the control plant, whereas

도 2d에 나타난 바와 같이, CaMMS21 침묵 고추는 대조 식물과 다르지 않았다.As shown in Figure 2d, CaMMS21 silenced peppers were not different from control plants.

또한, 도 2e 및 도 2f에 나타난 바와 같이 가뭄 처리는 CaSIZ1의 발현을 유도하였으나, CaMMS21은 유도하지 않았다.In addition, as shown in FIGS. 2e and 2f , drought treatment induced the expression of CaSIZ1, but not CaMMS21.

이러한 결과는 CaDRHB1의 가뭄으로 인한 수모화가 CaDRHB1 단백질의 안정성을 증가시키고 CaDRHB1의 수모화가 CaSIZ1 수모 E3 리가아제에 의해 조절될 수 있음을 시사하는 것이다.These results suggest that drought-induced sumolation of CaDRHB1 increases the stability of CaDRHB1 protein and that sumolation of CaDRHB1 may be regulated by CaSIZ1 sumo E3 ligase.

실시예 3. CaDRHB1의 수모화 위치 확인Example 3. Confirmation of Sumoization Location of CaDRHB1

CaDRHB1의 수모화와 안정성이 관계가 있음을 확인하기 위하여, CaDRHB1의 수모화 위치를 확인하였다.In order to confirm that there is a relationship between sumoization and stability of CaDRHB1, the position of sumoization of CaDRHB1 was confirmed.

도 3a에 나타난 바와 같이, SUMOplot 분석 프로그램에 따르면 CaDRHB1에는 두 개의 높은 신뢰도 SUMO 접합 부위(K120 및 K138)가있는 것으로 예측되었다.As shown in Fig. 3a, according to the SUMOplot analysis program, CaDRHB1 was predicted to have two high-confidence SUMO junction sites (K120 and K138).

이에 더하여, CaDRHB1의 수모화 부위를 조사하고 확인하기 위해 절단된 형태의 CaDRHB1을 5개의 단편으로 생성하였다. 35S : HA-CaSUMO1-5 및 CaDRHB1의 5개의 단편(35S : CaDRHB1 F1 ~ 5-GFP) 각각을 니코티아나 벤타미아나에서 일시적으로 공동 발현시킨 다음, 전체 단백질에서 항-HA 아가로스 비즈를 사용하여 면역 침강을 수행하였다.In addition, five fragments of truncated form of CaDRHB1 were generated to investigate and confirm the sumoization site of CaDRHB1. Each of the five fragments of 35S: HA-CaSUMO1-5 and CaDRHB1 (35S: CaDRHB1 F1 to 5-GFP) was transiently co-expressed in Nicotiana benthamiana, and then in the total protein using anti-HA agarose beads. Immunoprecipitation was performed.

그 결과, 도 3b에 나타난 바와 같이, 항-GFP 항체를 사용한 면역 블롯 분석은 SUMO 접합이 F3 단편에서 강하게 발생했음을 나타내었다. As a result, as shown in FIG. 3B , immunoblot analysis using an anti-GFP antibody showed that SUMO conjugation occurred strongly in the F3 fragment.

또한, 정확한 수모화 부위를 찾기 위해 F3 단편의 라이신(K)이 아르기닌(R)으로 대체 된 9개의 CaDRHB1 F3 돌연변이를 생성하였다.In addition, 9 CaDRHB1 F3 mutants were generated in which lysine (K) of the F3 fragment was replaced with arginine (R) in order to find the correct sumoization site.

그 결과, 도 3c에 나타난 바와 같이, CaDRHB1 F3 K138R의 SUMO 접합은 온전한 CaDRHB1 F3 및 다른 돌연변이에 비해 현저하게 감소한 것으로 나타났다.As a result, as shown in Fig. 3c, SUMO conjugation of CaDRHB1 F3 K138R was significantly reduced compared to intact CaDRHB1 F3 and other mutants.

상기 결과로부터 CaDRHB1의 K138 잔기가 수모화 가능 부위임을 확인하였다.From the above results, it was confirmed that the K138 residue of CaDRHB1 was a possible site for sumoization.

실시예 4. CaDRHB1과 CaSIZ1의 물리적 상호작용 확인Example 4. Confirmation of physical interaction of CaDRHB1 and CaSIZ1

CaDRHB1과 CaSIZ1간의 직접적인 상호 작용을 확인하기 위해 풀다운, 공동 면역 침전(co-IP) 및 이분자 형광 상보성 분석(BiFC)을 수행하였다.Pull-down, co-immunoprecipitation (co-IP) and bimolecular fluorescence complementarity analysis (BiFC) were performed to confirm the direct interaction between CaDRHB1 and CaSIZ1.

도 4a에 나타난 바와 같이 GST-CaSIZ1은 정제된 재조합 단백질을 이용하여 MBP-CaDRHB1을 풀다운할 수 있었다. 한편, GST 및 MBP 유리 단백질은 각각 MBP-CaDRHB1 및 GST-CaSIZ1과 상호 작용하지 못하는 것으로 나타났다.As shown in Figure 4a, GST-CaSIZ1 was able to pull down MBP-CaDRHB1 using the purified recombinant protein. On the other hand, it was shown that GST and MBP free proteins failed to interact with MBP-CaDRHB1 and GST-CaSIZ1, respectively.

도 4b에 나타난 바와 같이, co-IP 분석에서 CaDRHB1-GFP는 HA-CaSIZ1/CaDRHB1-GFP를 발현하는 N. benthamiana의 전체 단백질에서 항-HA 아가 로스 비즈에 의해 면역 침전되었지만 HA-CaSIZ1/GFP를 발현하는 전체 단백질에서 GFP는 면역 침전되지 않았다.As shown in Fig. 4b, in the co-IP assay, CaDRHB1-GFP was immunoprecipitated by anti-HA agarose beads from the whole protein of N. benthamiana expressing HA-CaSIZ1/CaDRHB1-GFP, but HA-CaSIZ1/GFP was GFP was not immunoprecipitated from all expressed proteins.

도 4c에 나타난 바와 같이, BiFC 분석에서 노란색 형광 단백질(YFP) 신호가 CaDRHB1-VYNE 및 CaSIZ1-CYCE를 발현하는 N. benthamiana에서 발생하였다. 이러한 결과는 CaDRHB1이 시험관 내 및 생체 내에서 CaSIZ1과 직접 상호 작용함을 나타낸다.As shown in Fig. 4c, in the BiFC analysis, a yellow fluorescent protein (YFP) signal was generated in N. benthamiana expressing CaDRHB1-VYNE and CaSIZ1-CYCE. These results indicate that CaDRHB1 directly interacts with CaSIZ1 in vitro and in vivo.

한편, CaSIZ1이 CaDRHB1의 수모화를 촉진하는지 여부를 확인하기 위해, in vitro 수모화 분석을 수행하였다. MBP-CaDRHB1, CaSUMO1-5, SUMOylation 효소 E1 (CaSAE1) 및 E2 (CaSCE1)는 증가하는 양의 GST-CaSIZ1과 함께 공동 배양되었다.On the other hand, in order to determine whether CaSIZ1 promotes Sumoization of CaDRHB1, an in vitro Sumoization analysis was performed. MBP-CaDRHB1, CaSUMO1-5, SUMOylation enzymes E1 (CaSAE1) and E2 (CaSCE1) were co-cultured with increasing amounts of GST-CaSIZ1.

도 4d에 나타난 바와 같이, 항-MBP 항체 및 항-SUMO1 항체를 사용한 면역 블롯 결과, GST-CaSIZ1 수준이 증가함에 따라 SUMO-접합된 MBP-CaDRHB1의 증가가 나타났다.As shown in FIG. 4D , immunoblot results using an anti-MBP antibody and an anti-SUMO1 antibody showed an increase in SUMO-conjugated MBP-CaDRHB1 as the GST-CaSIZ1 level increased.

또한, CaDRHB1의 CaSIZ1 매개 수모화를 확인하기 위해, 35S : HA-CaSIZ1, 35S : CaDRHB1-GFP 및 35S : HA-CaSUMO1-5를 일시적으로 발현하는 N. benthamiana를 사용하여 in vivo 수모화 분석을 수행하였다. In addition, to confirm CaSIZ1-mediated sumomorphization of CaDRHB1, we performed an in vivo sumomorphization assay using N. benthamiana transiently expressing 35S:HA-CaSIZ1, 35S:CaDRHB1-GFP and 35S:HA-CaSUMO1-5. did.

도 4e에 나타난 바와 같이, GFP-trap을 사용한 면역 침강에 이어 면역 블롯은 CaDRHB1-GFP가 HA-CaSIZ1에 의해 수모화되고 안정화된 반면, HA-CaSIZ1C379S/H381Y(CaSIZ1 SP-RING 도메인 돌연변이) 또는 CaDRHB1K138R-GFP를 발현하는 N. benthamiana에서 수모화 및 안정성이 감소한 것으로 나타났다.As shown in Figure 4e, immunoprecipitation followed by immunoprecipitation using GFP-trap, immunoblot showed that CaDRHB1-GFP was primed and stabilized by HA-CaSIZ1, whereas HA-CaSIZ1C379S/H381Y (CaSIZ1 SP-RING domain mutant) or CaDRHB1K138R -GFP-expressing N. benthamiana showed decreased sumomorphization and stability.

종합하면, 이러한 결과는 CaSIZ1이 CaDRHB1과 상호 작용하고 CaDRHB1의 SUMO 접합을 촉진함을 시사한다.Taken together, these results suggest that CaSIZ1 interacts with CaDRHB1 and promotes SUMO conjugation of CaDRHB1.

실시예 4. CaSIZ1의 분자적 특성 확인Example 4. Confirmation of molecular properties of CaSIZ1

CaDRHB1이 가뭄 반응을 양성적으로 조절한다는 것에 기초하여, CaDRHB1의 수모 접합이 CaSIZ1에 의해 촉진되며 CaDRHB1 안정성은 수모 접합에 의해 증가하기 때문에 CaSIZ1이 스트레스 반응에 관여할 수 있다고 추측하였다. 이에, 스트레스 조건에서 CaSIZ1의 발현 패턴을 조사하기 위해 RT-PCR 분석을 수행하였다.Based on the fact that CaDRHB1 positively modulates the drought response, we speculated that CaSIZ1 might be involved in the stress response because male-hair conjugation of CaDRHB1 is facilitated by CaSIZ1 and CaDRHB1 stability is increased by male-hair bonding. Accordingly, RT-PCR analysis was performed to investigate the expression pattern of CaSIZ1 under stress conditions.

도 5a에 나타난 바와 같이, 건조(drought) 및 ABA 처리된 고추의 경우 처리 후 CaSIZ1의 발현 수준이 점차 증가하여 12시간 째에 가장 높았다. NaCl 처리된 고추는 6시간에 발현량이 가장 높았고 점차 감소하였다. 저온 스트레스에서는 발현 수준이 감소하였다.As shown in Figure 5a, in the case of dried (drought) and ABA-treated red pepper, the expression level of CaSIZ1 gradually increased after treatment and was highest at 12 hours. The NaCl-treated red pepper showed the highest expression level at 6 hours and gradually decreased. The expression level was decreased in cold stress.

도 5b에 나타난 바와 같이, 고추 식물의 각 기관에서 CaSIZ1의 발현을 조사한 결과, 다른 기관에 비해 꽃(FL)과 녹색 열매(GF)에서 발현 수준이 높았다.As shown in FIG. 5B , as a result of examining the expression of CaSIZ1 in each organ of a pepper plant, the expression level in flowers (FL) and green fruit (GF) was higher than in other organs.

도 5c에 나타난 바와 같이, N. benthamiana 잎에서 CaSIZ1-GFP 융합 단백질을 일시적으로 발현하여 CaSIZ1의 세포 내 위치를 분석하였고 CaSIZ1-GFP 단백질은 핵에 국소화되었음을 확인하였다.As shown in FIG. 5c , the intracellular localization of CaSIZ1 was analyzed by transiently expressing the CaSIZ1-GFP fusion protein in N. benthamiana leaves, and it was confirmed that the CaSIZ1-GFP protein was localized to the nucleus.

실시예 5. 건조 스트레스에 대한 CaSIZ1 침묵 고추 식물의 감수성 향상 확인Example 5. Confirmation of improvement in sensitivity of CaSIZ1 silenced pepper plants to drying stress

고추 식물에서 CaSIZ1의 생물학적 기능을 연구하기 위해 실시예 1-9에 따라 바이러스-유도 유전자 침묵 (virus-induced gene silencing; VIGS) 기반 유전자 기능 분석을 사용하였다.To study the biological function of CaSIZ1 in pepper plants, virus-induced gene silencing (VIGS)-based gene function analysis was used according to Examples 1-9.

먼저 도 6a에 나타난 바와 같이, CaSIZ1의 발현은 CaSIZ1 침묵(CaSIZ1-silenced) 고추(TRV2:CaSIZ1)에서 나타나지 않았다. First, as shown in Figure 6a, CaSIZ1 expression was not shown in CaSIZ1 silenced (CaSIZ1-silenced) pepper (TRV2:CaSIZ1).

이에, 건조 스트레스에 대한 반응을 조사하기 위하여 4주령 대조식물(TRV2:00)과 CaSIZ1 침묵 고추에 14일간 급수를 중단하였다.Therefore, in order to investigate the response to drying stress, watering was stopped for 14 days in a 4-week-old control plant (TRV2:00) and CaSIZ1 silent pepper.

도 6b에 나타난 바와 같이, CaSIZ1 침묵 고추는 도 6b의 가운데 및 오른쪽 패널에 나타난 바와 같이, 가뭄 스트레스 조건과 물을 다시 준 조건에서 더 시들어진 표현형을 나타내었으며, 대조식물 생존율(91.1%) 보다 CaSIZ1 침묵 고추 생존율(23.2%)이 훨씬 낮아 대조 식물과 비교하여 가뭄에 더 민감한 것으로 나타났다.As shown in Fig. 6b, CaSIZ1 silenced peppers exhibited a more wilted phenotype under drought stress conditions and re-watering conditions, as shown in the middle and right panels of Fig. 6b, and CaSIZ1 than control plant viability (91.1%). Silent pepper survival rate (23.2%) was much lower, indicating more drought sensitivity compared to control plants.

CaSIZ1 침묵 식물에 의해 나타나는, 가뭄에 민감한 표현형(drought-sensitive phenotype)이 변경된 수분보습력(water retention capacity)에서 파생되었는지 여부를 평가하기 위해 신선한 잎의 무게를 측정함으로써 잎의 수분 손실률을 계산하였다.To evaluate whether the drought-sensitive phenotype exhibited by CaSIZ1-silencing plants was derived from altered water retention capacity, we calculated leaf water loss rates by weighing fresh leaves.

도 6c에 나타난 바와 같이, 잎의 수분손실률은 대조 식물에서보다 CaSIZ1-silenced 식물에서 높았다. As shown in FIG. 6c , the water loss rate of the leaves was higher in CaSIZ1-silenced plants than in control plants.

다음으로, ABA 처리 후 잎 표편 온도 및 기공개도를 측정하여 가뭄에 민감한 표현형에 대한 ABA의 효과를 확인하였다Next, the effect of ABA on the drought-sensitive phenotype was confirmed by measuring the leaf surface temperature and stomata after ABA treatment.

도 6d 및 도 6e에 나타난 바와 같이, ABA 미처리시 잎 온도에서 차이가 없었다. 50μm의 ABA 처리 후 CaSIZ1 침묵 고추의 잎 온도는 대조 식물의 잎 온도보다 낮은 것으로 나타났다. 이는 CaSIZ1 침묵 고추에서 상대적으로 더 많은 증발 냉각이 발생하였음을 나타낸다.As shown in FIGS. 6D and 6E , there was no difference in leaf temperature in the absence of ABA treatment. The leaf temperature of CaSIZ1 silenced peppers after 50 μm ABA treatment was lower than that of control plants. This indicates that relatively more evaporative cooling occurred in CaSIZ1 silenced peppers.

향상된 증발 냉각이 ABA 유발 기공 폐쇄의 억제에 기인하는지 확인하기 위하여, 기공 크기를 측정하였다.To determine whether the enhanced evaporative cooling was due to the inhibition of ABA-induced pore occlusion, the pore size was measured.

도 6f 및 도 6g에 나타난 바와 같이, ABA가 없는 경우, 기공 구경은 대조 식물과 CaSIZ1-침묵 고추 간에 차이가 없었다. 그러나 ABA에 의해 유도된 기공 폐쇄가 대조군 식물에 비해 CaSIZ1 침묵 고추에서 감소되었다. 이는 CaSIZ1 침묵 고추가 가뭄 민감성 표현형을 나타냄을 의미한다.As shown in FIGS. 6f and 6g , in the absence of ABA, stomata diameter did not differ between control plants and CaSIZ1-silent peppers. However, ABA-induced stomatal occlusion was reduced in CaSIZ1 silenced peppers compared to control plants. This means that CaSIZ1 silenced peppers exhibit a drought-sensitive phenotype.

또한, 대조식물과 CaSIZ1 침묵 고추에서 스트레스 반응 유전자의 발현 패턴을 분석하였다.In addition, the expression patterns of stress response genes in control plants and CaSIZ1 silenced peppers were analyzed.

도 6h에 나타난 바와 같이, CaOSR1, CaRD29B, CaRAB18 및 CaLOX1의 발현 수준은 가뭄 처리 후 3 및 6시간에 대조 식물보다 CaSIZ1 침묵 고추 식물에서 유의하게 낮았다.As shown in FIG. 6h , the expression levels of CaOSR1, CaRD29B, CaRAB18 and CaLOX1 were significantly lower in CaSIZ1 silenced pepper plants than in control plants at 3 and 6 hours after drought treatment.

실시예 6. CaSIZ1 과발현 애기장대 식물에서 향상된 ABA 감수성 확인Example 6. Confirmation of improved ABA sensitivity in Arabidopsis thaliana plants overexpressing CaSIZ1

CaSIZ1의 기능을 추가로 조사하기 위해 CaSIZ1 과발현(OX) 애기장대 돌연변이체를 제작하고 반정량적 RT-PCR 분석을 수행하였다.To further investigate the function of CaSIZ1, a CaSIZ1 overexpressing (OX) Arabidopsis mutant was constructed and semi-quantitative RT-PCR analysis was performed.

도 7a에 나타난 바와 같이, 두 개의 독립적인 T3 homozygous 형질 전환 계통에서 CaSIZ1 전사체의 발현을 검출 하였지만 야생형(Wild-type, WT) 식물에서는 그렇지 않았다.As shown in Figure 7a, CaSIZ1 transcript expression was detected in two independent T3 homozygous transgenic lines, but not in wild-type (WT) plants.

또한, 묘목 단계에서 발아율과 ABA 감수성을 조사하였다.In addition, the germination rate and ABA sensitivity were investigated at the seedling stage.

도 7b 내지 도 7e에 나타난 바와 같이, ABA가 없으면 야생형과 CaSIZ1-OX 식물 사이에 발아율, 입모 및 뿌리 길이에 차이가 없었다. 반면, ABA를 처리한 경우 CaSIZ1-OX 식물은 야생형 식물보다 발아율, 녹색 자엽화 및 뿌리 성장율이 낮았다. 7B to 7E , in the absence of ABA, there was no difference in germination rate, napped hair, and root length between wild-type and CaSIZ1-OX plants. On the other hand, when ABA was treated, CaSIZ1-OX plants showed lower germination rate, green cotyledon and root growth rate than wild-type plants.

이러한 결과는 CaSIZ1이 ABA 반응을 양성적으로 조절함을 나타낸다.These results indicate that CaSIZ1 positively regulates the ABA response.

실시예 7. 가뭄 스트레스에 대한 CaSIZ1 과발현 애기 장대의 내성 향상 확인Example 7. Confirmation of improvement in tolerance of CaSIZ1 overexpressing Arabidopsis thaliana to drought stress

가뭄 스트레스 반응에서 CaSIZ1의 영향을 조사하기 위해 4주령 야생형 식물과 CaSIZ1-OX 식물을 사용하였다.To investigate the effect of CaSIZ1 on drought stress response, 4-week-old wild-type plants and CaSIZ1-OX plants were used.

도 8a에 나타난 바와 같이, 물을 잘 주는 상태에서는 야생형 대조군과 차이가 없었다(상단 패널). 반면, 14일과 15일 동안 물을 주지 않았을 때 CaSIZ1-OX 식물은 야생형 식물보다 덜 시들어진 표현형을 나타냈다(중간 패널). 재급수 3일 후 CaSIZ1-OX 식물은 야생형 식물보다 가뭄에 강한 표현형을 보였으며 CaSIZ1-OX 식물의 생존율은 야생형 식물보다 높았다 (하단 패널).As shown in FIG. 8A , there was no difference from the wild-type control group in the well-watered state (upper panel). In contrast, CaSIZ1-OX plants exhibited a less wilted phenotype than wild-type plants when no water was given for 14 and 15 days (middle panel). After 3 days of rewatering, CaSIZ1-OX plants showed a more drought-tolerant phenotype than wild-type plants, and the survival rate of CaSIZ1-OX plants was higher than that of wild-type plants (lower panel).

도 8b에 나타난 바와 같이, CaSIZ1-OX 식물의 수분 손실은 야생형 식물보다 낮았으며, 이는 가뭄에 강한 표현형과 일치하는 것이다.As shown in Figure 8b, the water loss of CaSIZ1-OX plants was lower than that of wild-type plants, which is consistent with the drought-tolerant phenotype.

또한, 감소된 증산 수분 손실이 ABA 감수성으로 인한 것인지 확인하기 위해 잎 온도와 기공 구멍 크기를 측정하였다.In addition, leaf temperature and stomatal pore size were measured to determine whether the decreased transpiration water loss was due to ABA sensitivity.

도 8c 내지 도 8f에 나타난 바와 같이, ABA 처리 전에 잎 온도와 기공 구멍에는 차이가 없었다. 구체적으로 살펴보면, ABA 처리 후 CaSIZ1-OX 식물의 잎 온도는 야생형 식물보다 높았고, 기공 크기는 야생형 식물보다 CaSIZ1-OX 식물에서 더 작았다.As shown in FIGS. 8c to 8f , there was no difference in leaf temperature and stomata before ABA treatment. Specifically, the leaf temperature of CaSIZ1-OX plants after ABA treatment was higher than that of wild-type plants, and the pore size was smaller in CaSIZ1-OX plants than in wild-type plants.

종합하면, 이러한 결과는 CaSIZ1이 ABA 매개성 기공 폐쇄를 촉진함으로써 가뭄 내성을 긍정적으로 조절함을 시사한다.Taken together, these results suggest that CaSIZ1 positively modulates drought tolerance by promoting ABA-mediated stomatal closure.

상기 결과들을 통해 CaSIZ1이 ABA 매개 기공폐쇄 및 건조 반응 마커 유전자의 발현을 유도함으로써 고추 식물뿐만 아니라 애기장대에서 건조 저항성에 대한 양성 조절자로 작용함을 알 수 있었다.Through the above results, it was confirmed that CaSIZ1 acts as a positive regulator for drying resistance in Arabidopsis as well as pepper plants by inducing the expression of ABA-mediated stomatal occlusion and drying response marker genes.

상기 진술한 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. The description of the present invention stated above is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. There will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

<110> Chung-Ang University Industry-Academy Cooperation Foundation <120> CaSIZ1 gene and Method for improving the resistance to the drought stress using CaSIZ1 in plants <130> MP20-146 <160> 6 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 858 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> CaSIZ1 <400> 1 Met Asp Leu Val Thr Ser Cys Lys Asp Lys Leu Thr His Phe Arg Ile 1 5 10 15 Lys Glu Leu Lys Asp Val Leu Thr Gln Leu Gly Leu Ser Lys Gln Gly 20 25 30 Lys Lys Gln Asp Leu Val Asp Arg Ile Leu Ala Ile Leu Ser Asp Glu 35 40 45 Arg Val Ser Gly Met Trp Ala Lys Lys Asn Ser Val Gly Lys Glu Glu 50 55 60 Val Ala Lys Leu Val Asn Gly Ile Tyr Arg Lys Met Pro Leu Ser Gly 65 70 75 80 Ala Thr Asp Leu Ala Ser Lys Ser Gln Ile Val Ser Asp Ser Ser Asn 85 90 95 Val Thr Leu Lys Glu Glu Val Glu Asp Thr Tyr Lys Met Lys Ile Arg 100 105 110 Cys Pro Cys Gly Ser Ser Leu Gln Ala Glu Thr Met Ile Gln Cys Glu 115 120 125 Asp Ile Arg Cys Arg Thr Trp Gln His Ala Cys Cys Val Ile Ile Pro 130 135 140 Lys Lys Pro Met Glu Gly Gly Phe Pro Pro Ile Phe Pro Glu Thr Phe 145 150 155 160 Tyr Cys Glu Leu Cys Arg Leu Ser Arg Ala Asp Pro Phe Trp Val Thr 165 170 175 Met Ala Asn Pro Leu Tyr Pro Val Lys Leu Ala Ile Thr Ser Ala Pro 180 185 190 Ala Asp Ser Thr Asn Pro Met Gln Arg Ile Glu Lys Thr Phe Gln Leu 195 200 205 Thr Arg Ala Asp Met Glu Leu Leu Ala Lys Gln Glu Tyr Asp Val Gln 210 215 220 Ala Trp Cys Met Leu Leu Asn Asp Lys Val Gln Phe Arg Met Gln Trp 225 230 235 240 Pro Gln Cys Ala Asp Leu Gln Val Asn Gly Ala Pro Val Arg Cys Ile 245 250 255 Asn Arg Ser Gly Ser Gln Leu Leu Gly Ala Asn Gly Arg Asp Asp Gly 260 265 270 Pro Ile Ile Thr Thr Cys Ser Arg Asp Gly Ile Asn Lys Ile Leu Leu 275 280 285 Ala Gly Cys Asp Ala Arg Ile Phe Cys Leu Gly Val Arg Leu Val Lys 290 295 300 Arg Arg Thr Ser Gln Gln Ile Leu Asn Ile Ile Pro Lys Glu Ala Asp 305 310 315 320 Gly Glu Val Phe Asp Asp Ala Leu Ala Arg Val Arg Arg Cys Val Gly 325 330 335 Gly Gly Thr Thr Thr Glu Asn Ala Asp Asn Asp Ser Asp Leu Glu Val 340 345 350 Val Ala Asp Cys Ile Pro Val Asn Leu Arg Cys Pro Met Ser Gly Ser 355 360 365 Arg Met Lys Val Ala Gly Arg Phe Lys Pro Cys Val His Met Gly Cys 370 375 380 Phe Asp Leu Glu Val Phe Val Glu Met Asn Gln Arg Ser Lys Lys Trp 385 390 395 400 Gln Cys Pro Ile Cys Leu Lys Asn Tyr Ser Leu Glu His Val Ile Ile 405 410 415 Asp Pro Tyr Phe Asn Arg Ile Ser Ser Gln Leu Arg Thr Tyr Gly Glu 420 425 430 Glu Val Ser Glu Ile Glu Val Lys Pro Asp Gly Ser Trp Arg Ala Lys 435 440 445 Ala Glu Gly Asp Arg Lys Ser Leu Gly Asp Leu Val Arg Trp His Leu 450 455 460 Pro Asp Gly Thr Leu Ile Glu Ser Gln Asp Ile Glu Ser Lys Pro Lys 465 470 475 480 Pro Gly Val Leu Lys His Val Lys Gln Glu Gly Gly Ser Glu Ser Leu 485 490 495 Gly Gly Leu Lys Val Gly Leu Lys Lys Asn Arg Asn Gly Leu Trp Glu 500 505 510 Ile Asn Lys Pro Glu Asp Ile Gln Ala Leu Pro Tyr Arg Asn Gly Leu 515 520 525 Arg Glu Asn Phe Glu Asn His Ile Gln Asp Ile Ile Pro Met Gly Ser 530 535 540 Ser Ala Thr Glu Ser Gly Lys Glu Gly Glu Asp Pro Ser Val Asn Gln 545 550 555 560 Gly Gly Asp Val Ile Phe Asp Phe Pro Thr Asn Gly Phe Glu Leu Glu 565 570 575 Thr Ile Ser Pro Asn Ser Ala Pro Ala Tyr Gly Cys Asn Asp Arg Asn 580 585 590 Pro Pro Ala Pro Ala Gly Asp Ala Glu Ile Ile Val Leu Ser Asp Ser 595 600 605 Asp Glu Glu Asn Glu Pro Leu Ile Ser Ser Ala Ser Ile Tyr Asn Asn 610 615 620 Asn His Thr Asp Glu Pro Ile Val Ser Phe Ala Gly Arg Pro Lys Gly 625 630 635 640 Ile Ser Asp Ser Cys Asn Asp Asp His Ala Leu Val Asn Asp Gly Asn 645 650 655 Ser Cys Leu Gly Leu Phe Phe Gly Met Asn Met Trp Pro Leu Pro Thr 660 665 670 Ile Asn His Gly Arg Pro Gly Phe Gln Leu Phe Gly Ser Asp Met Gln 675 680 685 Gln Gly Pro Ile Asn Cys Ala Ser Ser Ile Asn Gly Tyr Ser Leu Ala 690 695 700 Ala Asp Thr Gly Ile Gly Ser Cys Ser Leu Leu Pro Glu Ser Ser Val 705 710 715 720 Asp Arg Thr Asn Thr Gln Ile Asn Asp Gly Leu Val Asn Asn Pro Leu 725 730 735 Ser Phe Gly Ser Asn Asp Pro Ser Leu Gln Ile Phe Leu Pro Thr Arg 740 745 750 Pro Leu Asn Ala Ser Val Glu Ala Asp Val Gly His Gln Pro Gly Leu 755 760 765 Ser Thr Gly Ile His Thr Glu Asp Trp Phe Ser Leu Ser Leu Gly Ala 770 775 780 Gly Gly Asp Ser Ala Val Ala Ser Gly Leu Arg Ser Gly Lys Pro Ser 785 790 795 800 Gln Thr Lys Asn Ser Ser Leu Asp Ser Leu Ala Asp Thr Ala Ser Phe 805 810 815 Leu Leu Gly Met Asn Gly Gly Val Ser Met Lys Ser Gly Arg Glu Arg 820 825 830 Ser Asp Gly Pro Phe Asn Phe Pro Arg Gln Arg Arg Ser Val Arg Pro 835 840 845 Arg Tyr Leu Asn Ile Asp Ser Asp Thr Asp 850 855 <210> 2 <211> 2577 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaSIZ1 <400> 2 atggatttgg taactagctg caaggataaa ttgacacatt ttcggataaa ggagctcaaa 60 gatgtgctta ctcaacttgg tctatcaaag caaggaaaga agcaggacct tgttgatcgc 120 atattagcta ttctttctga tgaacgagtt tcaggaatgt gggcaaagaa aaatagtgtt 180 ggaaaggaag aggttgcaaa acttgtcaat ggaatttaca gaaaaatgcc attgtctggg 240 gcaactgacc tagcatctaa gtcacagatt gtctcagata gcagtaatgt aacgttaaaa 300 gaggaagttg aagatactta taagatgaag attcgatgtc cctgtggaag ctcgctacaa 360 gctgaaacaa tgattcagtg tgaagatata agatgccgca catggcaaca tgcatgctgt 420 gtcatcattc caaaaaagcc catggagggg ggttttcctc caatttttcc tgaaactttt 480 tactgtgaat tgtgcagatt gagtcgtgca gacccgttct gggtgacaat ggcaaaccct 540 ttatatcctg ttaagttggc tatcactagc gcacctgctg atagcacaaa cccaatgcaa 600 aggattgaga aaacatttca actcactaga gccgacatgg aattattggc aaagcaggaa 660 tatgatgttc aggcttggtg catgcttctc aatgacaagg tacaatttag gatgcagtgg 720 cctcagtgtg ctgatttgca ggtcaatgga gctccagtac gttgcataaa tagatctggc 780 tcacaattat tgggtgcaaa tggtcgagat gatggcccaa taatcacaac atgctccaga 840 gatggaatta acaaaatttt gttagcagga tgtgatgctc gtatcttttg cttgggagtt 900 agacttgtaa agcgccgtac ttcccaacag attctgaata ttatccctaa agaggctgat 960 ggtgaggtat ttgatgatgc tcttgctcgc gttcgtcgtt gcgttggtgg tgggactacc 1020 actgaaaatg ctgataatga cagtgacctc gaagtggttg ctgattgtat cccagtcaat 1080 cttcgatgcc ctatgagtgg ttcaagaatg aaagttgccg gaagattcaa acctagtgta 1140 tatatgggct gctttgatct tgaagtcttt gttgaaatga atcaaaggtc aaagaagtgg 1200 caatgcccta tctgtctgaa gaactactct ctggagcatg tcattataga tccatatttc 1260 aatcggatct cttctcagct gcgaacttat ggagaagaag tatcagaaat tgaagtgaaa 1320 cctgatggtt cttggcgtgc aaaggcagaa ggtgatcgaa agagtcttgg ggatctcgta 1380 aggtggcact tacctgatgg aactctcatt gaatctcagg atatagagtc aaaacccaag 1440 cctggagttc ttaagcatgt taaacaggaa ggaggctctg agagcctcgg tggacttaaa 1500 gttgggttga agaagaacag aaatggtttg tgggaaatta acaaacctga agatatacag 1560 gcattaccat acagaaatgg attaagagag aactttgaaa atcatattca agatattatt 1620 cccatgggca gcagtgccac tgagagtggc aaggaaggtg aagatcccag tgttaatcag 1680 ggtggtgatg ttatctttga cttccctacc aatgggtttg agcttgaaac catttctcca 1740 aattctgccc cagcatatgg ttgtaatgac cgcaatcccc cagcaccagc tggagatgct 1800 gaaattattg tcctaagtga ttccgacgaa gaaaatgagc cacttatttc ttctgcatcc 1860 atttacaata acaaccatac tgatgaacct atagtctctt ttgcgggcag gcctaaagga 1920 atttcagatt cttgcaatga tgaccatgca cttgttaatg atgggaattc atgcctggga 1980 ctgttctttg ggatgaatat gtggcctttg cctactatta accatgggcg cccaggcttt 2040 cagttatttg gttcagatat gcagcagggt cctattaact gcgcgagctc catcaatggt 2100 tactcgttgg ctgcggatac tggcattgga tcttgttctc ttcttcctga atcttctgtt 2160 gatcgtacga atactcaaat aaatgatggt ttggttaata atcccctatc atttggcagt 2220 aatgatccct cacttcagat atttcttcct actagaccat tgaatgcatc agttgaggct 2280 gatgtggggc atcagccagg tttgtcaact ggcattcata ctgaggattg gttttcactt 2340 agtcttgggg caggtgggga ttctgcagtt gctagtgggt tgaggtcagg gaagccgtcg 2400 caaaccaaaa actcttcctt ggattcattg gctgacactg cttctttcct tcttggtatg 2460 aatggtggag tatcaatgaa gagcggtaga gaaagatcag atggtccgtt taattttcct 2520 cgtcaacgtc gttctgtaag accgagatat ctaaatattg attcagacac tgattaa 2577 <210> 3 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaSIZ1_F for cloning <400> 3 atggatttgg taactagctg caag 24 <210> 4 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaSIZ1_R for cloning <400> 4 ttaatcagtg tctgaatcaa tatttagata 30 <210> 5 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaSIZ1_F for RT-PCR <400> 5 aggtttgtca actggcattc atact 25 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaSIZ1_R for RT-PCR <400> 6 caattaccaa gccatgcaga 20 <110> Chung-Ang University Industry-Academy Cooperation Foundation <120> CaSIZ1 gene and Method for improving the resistance to the drought stress using CaSIZ1 in plants <130> MP20-146 <160> 6 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 858 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> CaSIZ1 <400> 1 Met Asp Leu Val Thr Ser Cys Lys Asp Lys Leu Thr His Phe Arg Ile 1 5 10 15 Lys Glu Leu Lys Asp Val Leu Thr Gln Leu Gly Leu Ser Lys Gln Gly 20 25 30 Lys Lys Gln Asp Leu Val Asp Arg Ile Leu Ala Ile Leu Ser Asp Glu 35 40 45 Arg Val Ser Gly Met Trp Ala Lys Lys Asn Ser Val Gly Lys Glu Glu 50 55 60 Val Ala Lys Leu Val Asn Gly Ile Tyr Arg Lys Met Pro Leu Ser Gly 65 70 75 80 Ala Thr Asp Leu Ala Ser Lys Ser Gln Ile Val Ser Asp Ser Ser Asn 85 90 95 Val Thr Leu Lys Glu Glu Val Glu Asp Thr Tyr Lys Met Lys Ile Arg 100 105 110 Cys Pro Cys Gly Ser Ser Leu Gln Ala Glu Thr Met Ile Gln Cys Glu 115 120 125 Asp Ile Arg Cys Arg Thr Trp Gln His Ala Cys Cys Val Ile Ile Pro 130 135 140 Lys Lys Pro Met Glu Gly Gly Phe Pro Pro Ile Phe Pro Glu Thr Phe 145 150 155 160 Tyr Cys Glu Leu Cys Arg Leu Ser Arg Ala Asp Pro Phe Trp Val Thr 165 170 175 Met Ala Asn Pro Leu Tyr Pro Val Lys Leu Ala Ile Thr Ser Ala Pro 180 185 190 Ala Asp Ser Thr Asn Pro Met Gln Arg Ile Glu Lys Thr Phe Gln Leu 195 200 205 Thr Arg Ala Asp Met Glu Leu Leu Ala Lys Gln Glu Tyr Asp Val Gln 210 215 220 Ala Trp Cys Met Leu Leu Asn Asp Lys Val Gln Phe Arg Met Gln Trp 225 230 235 240 Pro Gln Cys Ala Asp Leu Gln Val Asn Gly Ala Pro Val Arg Cys Ile 245 250 255 Asn Arg Ser Gly Ser Gln Leu Leu Gly Ala Asn Gly Arg Asp Asp Gly 260 265 270 Pro Ile Ile Thr Thr Cys Ser Arg Asp Gly Ile Asn Lys Ile Leu Leu 275 280 285 Ala Gly Cys Asp Ala Arg Ile Phe Cys Leu Gly Val Arg Leu Val Lys 290 295 300 Arg Arg Thr Ser Gln Gln Ile Leu Asn Ile Ile Pro Lys Glu Ala Asp 305 310 315 320 Gly Glu Val Phe Asp Asp Ala Leu Ala Arg Val Arg Arg Cys Val Gly 325 330 335 Gly Gly Thr Thr Thr Glu Asn Ala Asp Asn Asp Ser Asp Leu Glu Val 340 345 350 Val Ala Asp Cys Ile Pro Val Asn Leu Arg Cys Pro Met Ser Gly Ser 355 360 365 Arg Met Lys Val Ala Gly Arg Phe Lys Pro Cys Val His Met Gly Cys 370 375 380 Phe Asp Leu Glu Val Phe Val Glu Met Asn Gln Arg Ser Lys Lys Trp 385 390 395 400 Gln Cys Pro Ile Cys Leu Lys Asn Tyr Ser Leu Glu His Val Ile Ile 405 410 415 Asp Pro Tyr Phe Asn Arg Ile Ser Ser Gln Leu Arg Thr Tyr Gly Glu 420 425 430 Glu Val Ser Glu Ile Glu Val Lys Pro Asp Gly Ser Trp Arg Ala Lys 435 440 445 Ala Glu Gly Asp Arg Lys Ser Leu Gly Asp Leu Val Arg Trp His Leu 450 455 460 Pro Asp Gly Thr Leu Ile Glu Ser Gln Asp Ile Glu Ser Lys Pro Lys 465 470 475 480 Pro Gly Val Leu Lys His Val Lys Gln Glu Gly Gly Ser Glu Ser Leu 485 490 495 Gly Gly Leu Lys Val Gly Leu Lys Lys Asn Arg Asn Gly Leu Trp Glu 500 505 510 Ile Asn Lys Pro Glu Asp Ile Gln Ala Leu Pro Tyr Arg Asn Gly Leu 515 520 525 Arg Glu Asn Phe Glu Asn His Ile Gln Asp Ile Ile Pro Met Gly Ser 530 535 540 Ser Ala Thr Glu Ser Gly Lys Glu Gly Glu Asp Pro Ser Val Asn Gln 545 550 555 560 Gly Gly Asp Val Ile Phe Asp Phe Pro Thr Asn Gly Phe Glu Leu Glu 565 570 575 Thr Ile Ser Pro Asn Ser Ala Pro Ala Tyr Gly Cys Asn Asp Arg Asn 580 585 590 Pro Pro Ala Pro Ala Gly Asp Ala Glu Ile Ile Val Leu Ser Asp Ser 595 600 605 Asp Glu Glu Asn Glu Pro Leu Ile Ser Ser Ala Ser Ile Tyr Asn Asn 610 615 620 Asn His Thr Asp Glu Pro Ile Val Ser Phe Ala Gly Arg Pro Lys Gly 625 630 635 640 Ile Ser Asp Ser Cys Asn Asp Asp His Ala Leu Val Asn Asp Gly Asn 645 650 655 Ser Cys Leu Gly Leu Phe Phe Gly Met Asn Met Trp Pro Leu Pro Thr 660 665 670 Ile Asn His Gly Arg Pro Gly Phe Gln Leu Phe Gly Ser Asp Met Gln 675 680 685 Gln Gly Pro Ile Asn Cys Ala Ser Ser Ile Asn Gly Tyr Ser Leu Ala 690 695 700 Ala Asp Thr Gly Ile Gly Ser Cys Ser Leu Leu Pro Glu Ser Ser Val 705 710 715 720 Asp Arg Thr Asn Thr Gln Ile Asn Asp Gly Leu Val Asn Asn Pro Leu 725 730 735 Ser Phe Gly Ser Asn Asp Pro Ser Leu Gln Ile Phe Leu Pro Thr Arg 740 745 750 Pro Leu Asn Ala Ser Val Glu Ala Asp Val Gly His Gln Pro Gly Leu 755 760 765 Ser Thr Gly Ile His Thr Glu Asp Trp Phe Ser Leu Ser Leu Gly Ala 770 775 780 Gly Gly Asp Ser Ala Val Ala Ser Gly Leu Arg Ser Gly Lys Pro Ser 785 790 795 800 Gln Thr Lys Asn Ser Ser Leu Asp Ser Leu Ala Asp Thr Ala Ser Phe 805 810 815 Leu Leu Gly Met Asn Gly Gly Val Ser Met Lys Ser Gly Arg Glu Arg 820 825 830 Ser Asp Gly Pro Phe Asn Phe Pro Arg Gln Arg Arg Ser Val Arg Pro 835 840 845 Arg Tyr Leu Asn Ile Asp Ser Asp Thr Asp 850 855 <210> 2 <211> 2577 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaSIZ1 <400> 2 atggatttgg taactagctg caaggataaa ttgacacatt ttcggataaa ggagctcaaa 60 gatgtgctta ctcaacttgg tctatcaaag caaggaaaga agcaggacct tgttgatcgc 120 atattagcta ttctttctga tgaacgagtt tcaggaatgt gggcaaagaa aaatagtgtt 180 ggaaaggaag aggttgcaaa acttgtcaat ggaatttaca gaaaaatgcc attgtctggg 240 gcaactgacc tagcatctaa gtcacagatt gtctcagata gcagtaatgt aacgttaaaa 300 gaggaagttg aagatactta taagatgaag attcgatgtc cctgtggaag ctcgctacaa 360 gctgaaacaa tgattcagtg tgaagatata agatgccgca catggcaaca tgcatgctgt 420 gtcatcattc caaaaaagcc catggagggg ggttttcctc caatttttcc tgaaactttt 480 tactgtgaat tgtgcagatt gagtcgtgca gacccgttct gggtgacaat ggcaaaccct 540 ttatatcctg ttaagttggc tatcactagc gcacctgctg atagcacaaa cccaatgcaa 600 aggattgaga aaacatttca actcactaga gccgacatgg aattattggc aaagcaggaa 660 tatgatgttc aggcttggtg catgcttctc aatgacaagg tacaatttag gatgcagtgg 720 cctcagtgtg ctgatttgca ggtcaatgga gctccagtac gttgcataaa tagatctggc 780 tcacaattat tgggtgcaaa tggtcgagat gatggcccaa taatcacaac atgctccaga 840 gatggaatta acaaaatttt gttagcagga tgtgatgctc gtatcttttg cttgggagtt 900 agacttgtaa agcgccgtac ttcccaacag attctgaata ttatccctaa agaggctgat 960 ggtgaggtat ttgatgatgc tcttgctcgc gttcgtcgtt gcgttggtgg tgggactacc 1020 actgaaaatg ctgataatga cagtgacctc gaagtggttg ctgattgtat cccagtcaat 1080 cttcgatgcc ctatgagtgg ttcaagaatg aaagttgccg gaagatcaa acctagtgta 1140 tatatgggct gctttgatct tgaagtcttt gttgaaatga atcaaaggtc aaagaagtgg 1200 caatgcccta tctgtctgaa gaactactct ctggagcatg tcattataga tccatatttc 1260 aatcggatct cttctcagct gcgaacttat ggagaagaag tatcagaaat tgaagtgaaa 1320 cctgatggtt cttggcgtgc aaaggcagaa ggtgatcgaa agagtcttgg ggatctcgta 1380 aggtggcact tacctgatgg aactctcatt gaatctcagg atatagagtc aaaacccaag 1440 cctggagttc ttaagcatgt taaacaggaa ggaggctctg agagcctcgg tggacttaaa 1500 gttgggttga agaagaacag aaatggtttg tgggaaatta acaaacctga agatatacag 1560 gcattaccat acagaaatgg attaagagag aactttgaaa atcatattca agatattatt 1620 cccatgggca gcagtgccac tgagagtggc aaggaaggtg aagatcccag tgttaatcag 1680 ggtggtgatg ttatctttga cttccctacc aatgggtttg agcttgaaac catttctcca 1740 aattctgccc cagcatatgg ttgtaatgac cgcaatcccc cagcaccagc tggagatgct 1800 gaaattattg tcctaagtga ttccgacgaa gaaaatgagc cacttatttc ttctgcatcc 1860 atttacaata acaaccatac tgatgaacct atagtctctt ttgcgggcag gcctaaagga 1920 atttcagatt cttgcaatga tgaccatgca cttgttaatg atgggaattc atgcctggga 1980 ctgttctttg ggatgaatat gtggcctttg cctactatta accatgggcg cccaggcttt 2040 cagttatttg gttcagatat gcagcagggt cctattaact gcgcgagctc catcaatggt 2100 tactcgttgg ctgcggatac tggcattgga tcttgttctc ttcttcctga atcttctgtt 2160 gatcgtacga atactcaaat aaatgatggt ttggttaata atcccctatc atttggcagt 2220 aatgatccct cacttcagat atttcttcct actagaccat tgaatgcatc agttgaggct 2280 gatgtggggc atcagccagg tttgtcaact ggcattcata ctgaggattg gttttcactt 2340 agtcttgggg caggtgggga ttctgcagtt gctagtgggt tgaggtcagg gaagccgtcg 2400 caaaccaaaa actcttcctt ggattcattg gctgacactg cttctttcct tcttggtatg 2460 aatggtggag tatcaatgaa gagcggtaga gaaagatcag atggtccgtt taattttcct 2520 cgtcaacgtc gttctgtaag accgagatat ctaaatattg attcagacac tgattaa 2577 <210> 3 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaSIZ1_F for cloning <400> 3 atggatttgg taactagctg caag 24 <210> 4 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaSIZ1_R for cloning <400> 4 ttaatcagtg tctgaatcaa tatttagata 30 <210> 5 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaSIZ1_F for RT-PCR <400> 5 aggtttgtca actggcattc atact 25 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaSIZ1_R for RT-PCR <400> 6 caattaccaa gccatgcaga 20

Claims (10)

서열번호 1의 아미노산 서열로 이루어진 CaSIZ1(Capsicum annuum SAP and Miz1) 단백질.
CaSIZ1 (Capsicum annuum SAP and Miz1) protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1.
제1항의 CaSIZ1 단백질을 암호화하는 CaSIZ1 유전자.
The CaSIZ1 gene encoding the CaSIZ1 protein of claim 1.
제2항에 있어서,
상기 CaSIZ1 유전자는 서열번호 2의 염기 서열로 이루어진 것을 특징으로 하는, CaSIZ1 유전자.
3. The method of claim 2,
The CaSIZ1 gene is characterized in that consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2, CaSIZ1 gene.
제2항에 있어서,
상기 CaSIZ1 유전자는 고추로부터 분리된 것을 특징으로 하는, CaSIZ1 유전자.
3. The method of claim 2,
The CaSIZ1 gene is characterized in that isolated from pepper, CaSIZ1 gene.
제3항의 CaSIZ1 유전자를 포함하는 재조합 벡터.
A recombinant vector comprising the CaSIZ1 gene of claim 3.
제5항에 있어서,
상기 재조합 벡터는 식물체의 건조 스트레스 저항성 증진용인 것을 특징으로 하는, 재조합 벡터.
6. The method of claim 5,
The recombinant vector is characterized in that for promoting drying stress resistance of plants, the recombinant vector.
제5항의 재조합 벡터로 형질 전환된 식물.
A plant transformed with the recombinant vector of claim 5 .
제1항의 단백질, 이를 암호화하는 CaSIZ1 유전자, 및 상기 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 유효성분으로 포함하는 식물체의 건조 스트레스 저항성 증진용 조성물.
A composition for promoting drying stress resistance of a plant comprising at least one selected from the group consisting of the protein of claim 1, the CaSIZ1 gene encoding the same, and a recombinant vector comprising the gene as an active ingredient.
하기의 단계를 포함하는, 식물체의 건조 스트레스 저항성 증진 방법:
(a) CaSIZ1(Capsicum annuum SAP and Miz1) 단백질을 암호화하는 유전자를 식물체에 형질전환 하는 단계; 및
(b) 상기 형질전환된 식물체에서 CaSIZ1 단백질을 과발현시키는 단계.
A method for enhancing drying stress resistance of a plant, comprising the steps of:
(a) CaSIZ1 (Capsicum annuum SAP and Miz1) transforming the gene encoding the protein into a plant; and
(b) overexpressing CaSIZ1 protein in the transformed plant.
제9항의 방법에 의해 건조 스트레스 저항성이 증진된 형질전환 식물체.
10. A transgenic plant having improved resistance to drying stress by the method of claim 9.
KR1020200111262A 2020-09-01 2020-09-01 CaSIZ1 gene and Method for improving the resistance to the drought stress using CaSIZ1 in plants KR102524955B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200111262A KR102524955B1 (en) 2020-09-01 2020-09-01 CaSIZ1 gene and Method for improving the resistance to the drought stress using CaSIZ1 in plants

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200111262A KR102524955B1 (en) 2020-09-01 2020-09-01 CaSIZ1 gene and Method for improving the resistance to the drought stress using CaSIZ1 in plants

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220029224A true KR20220029224A (en) 2022-03-08
KR102524955B1 KR102524955B1 (en) 2023-04-25

Family

ID=80813233

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200111262A KR102524955B1 (en) 2020-09-01 2020-09-01 CaSIZ1 gene and Method for improving the resistance to the drought stress using CaSIZ1 in plants

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102524955B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117700508A (en) * 2023-12-28 2024-03-15 西南大学 Application of PagDR1 gene in improving drought tolerance of forest

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Catala, R., Ouyang, J., Abreu, I.A., Hu, Y., Seo, H., Zhang, X. and Chua, N.H. (2007) The Arabidopsis E3 SUMO ligase SIZ1 regulates plant growth and drought responses. The Plant cell, 19, 2952-2966.
GENBANK: PHT78685.1 *
NCBI REFERENCE SEQUENCE: XM_016719909.1 *
NCBI REFERENCE SEQUENCE: XP_016575395.1 (2016.05.05.)* *
THE PLANT CELL, VOL. 19, P. 2952-2966, SEPTEMBER 2007 [DOI/10.1105/TPC.106.049981] *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117700508A (en) * 2023-12-28 2024-03-15 西南大学 Application of PagDR1 gene in improving drought tolerance of forest

Also Published As

Publication number Publication date
KR102524955B1 (en) 2023-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101894179B1 (en) Method for improving the resistance to drought stress using pepper transcription factor CaAIEF1 in plants
KR102524955B1 (en) CaSIZ1 gene and Method for improving the resistance to the drought stress using CaSIZ1 in plants
KR101416506B1 (en) Gene Implicated in Abiotic Stress Tolerance and Growth Accelerating and Use Thereof
KR102090653B1 (en) Method for improving the resistance to the drought stress using pepper protein kinase CaSnRK2.6 in plants
KR101876635B1 (en) Method for improving the resistance to the drought stress using pepper E3 ligase CaDSR1 in plants
KR102101691B1 (en) Method for improving the resistance to the drought stress using CaSIBZ1 in plants
KR102207265B1 (en) OsHIRP1 gene from Oryza sativa for regulating high temperature stress resistance of plant and uses thereof
KR102431660B1 (en) CaADIK1 gene and Method for improving the resistance to the drought stress using CaADIK1 in plants
KR102516750B1 (en) Pepper transcription factor CaSIMK1 gene and method for improving the resistance to the drought stresses using CaSIMK1 in plants
KR102516731B1 (en) Pepper transcription factor CaHAT1 gene and method for improving the resistance to the drought stress using CaHAT1 in plants
KR102555522B1 (en) CaGIR1 gene and Method for improving the resistance to the drought stress using CaGIR1 in plants
KR102431656B1 (en) CaAPIK1 gene and Method for improving the resistance to the drought stress using CaAPIK1 in plants
KR102524914B1 (en) Pepper transcription factor CaAIM1 gene and method for improving the resistance to the drought stresses using CaAIM1 in plants
KR102509112B1 (en) CaDIMK1 gene and Method for improving the resistance to the drought stress using CaDIMK1 in plants
KR102630982B1 (en) Pepper transcription factor CaJAZ1-03 gene and method for improving the resistance to the drought stress using CaJAZ1-03 in plants
KR102674994B1 (en) Method for improving the resistance to the drought stress using pepper protein kinase CaGRAS1 in plants
KR102493485B1 (en) CaATP1 gene and Method for improving the resistance to the drought stress using CaATP1 in plants
KR101589439B1 (en) Method for promoting sumoylation of SLY1 protein using AtSIZ1 gene in plant and the plant thereof
KR102674984B1 (en) CaSIRF1 gene and Method for improving the resistance to the drought stress using CaSIRF1 in plants
KR101756180B1 (en) Method for promoting sumoylation of FLC protein using AtHPY2 gene in plant and the plant thereof
KR102674990B1 (en) Pepper transcription factor CaSAP11 gene and method for improving the resistance to the drought or salt stress using CaSAP11 in plants
KR101998518B1 (en) Method for improving the resistance to the drought stress using CaSIR1 in plants and CaSIR1 gene
KR20220170516A (en) Method for improving the resistance to the drought stress using pepper protein kinase CaGRAS1 in plants
KR102092069B1 (en) Method for improving resistance to the drought stress using pepper E3 ligase CaAIRE1 in plants
KR102674979B1 (en) CaPRR2 gene and Method for improving the resistance to the drought or salt stress using CaPRR2 in plants

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant