Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR100803390B1 - Root specific promoter - Google Patents

Root specific promoter Download PDF

Info

Publication number
KR100803390B1
KR100803390B1 KR1020060086012A KR20060086012A KR100803390B1 KR 100803390 B1 KR100803390 B1 KR 100803390B1 KR 1020060086012 A KR1020060086012 A KR 1020060086012A KR 20060086012 A KR20060086012 A KR 20060086012A KR 100803390 B1 KR100803390 B1 KR 100803390B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
seq
root
promoter
gene
arabidopsis
Prior art date
Application number
KR1020060086012A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김영미
이데레사
강상호
하선화
Original Assignee
대한민국
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 대한민국 filed Critical 대한민국
Priority to KR1020060086012A priority Critical patent/KR100803390B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100803390B1 publication Critical patent/KR100803390B1/en

Links

Images

Classifications

    • 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)
    • C12N15/8216Methods for controlling, regulating or enhancing expression of transgenes in plant cells
    • C12N15/8222Developmentally regulated expression systems, tissue, organ specific, temporal or spatial regulation
    • C12N15/8223Vegetative tissue-specific promoters
    • C12N15/8227Root-specific
    • 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
    • C12N15/8242Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits
    • C12N15/8257Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits for the production of primary gene products, e.g. pharmaceutical products, interferon
    • 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
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/16Hydrolases (3) acting on ester bonds (3.1)

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)

Abstract

A root specific promoter is provided to be able to be effectively used for mass-producing useful proteins in a transgenic storage root tissue and controlling the metabolism of a storage root tissue and the production of a functional material using a transformant by root-specifically inducing a target protein gene such as genetically modified proteins or proteins introduced by a foreign useful gene. A nucleoside phosphatase promoter includes a sequence of SEQ ID : NO. 1 and root-specifically expresses. A primer for amplifying the nucleoside phosphatase promoter consists of sequences of SEQ ID : NOs. 6 and 7. A foreign protein expression vector is characterized in that the nucleoside phosphatase promoter is introduced and further comprises a bar of SEQ ID : NO. 16 or an Egfp:gus of SEQ ID : NO. 17. A transgenic plant is characterized in that the foreign protein expression vector is transformed.

Description

뿌리 조직 특이 프로모터{Root specific promoter}Root specific promoter

도 1은 애기장대 뿌리, 잎, 줄기, 꽃 및 종자조직에서 추출한 전체 RNA를 이용하여 역전사반응 후 애기장대 뉴클레오사이드 포스파타제를 암호화하는 유전자 AtNP와 양성 대조구로 내재유전자인 액틴(actin) 유전자를 각각 특이적으로 증폭할 수 있는 프라이머로 증폭된 유전자 밴드를 보여주는 전기영동 사진이다.1 shows genes AtNP and genes encoding endogenous actin (actin) genes, which encode Arabidopsis nucleoside phosphatase after reverse transcription using total RNA extracted from Arabidopsis root, leaf, stem, flower and seed tissue, respectively. Electrophoresis pictures showing gene bands amplified with primers that can be specifically amplified.

<부호의 설명><Description of the code>

AtNP - 애기장대 뉴클레오사이드 포스파타제유전자 AtNP-Arabidopsis nucleoside phosphatase gene

actin - 애기장대 액틴유전자 actin -Arabidopsis-actin gene

도 2는 플라스미드 pBGWFS7-PAtNP(도 2a)와 pBGWFS7-P35S(도 2b)의 유전자지도의 모식도이다.FIG. 2 is a schematic diagram of the gene maps of the plasmids pBGWFS7-P AtNP (FIG. 2A) and pBGWFS7-P35S (FIG. 2B).

<부호의 설명><Description of the code>

LB - Left border (좌측면)LB-Left border

Tnos - nos 터미네이터Tnos-nos Terminator

BAR - 제초제저항성 유전자 BAR -herbicide resistance gene

Pnos - nos 프로모터Pnos-nos promoter

PAtNP - 뉴클레오사이드 포스파타제 프로모터PAtNP-nucleoside phosphatase promoter

P35S - 꽃양배추바이러스 35S 프로모터P35S-Cauliflower Virus 35S Promoter

EGfp - 녹색형광단백질(green fluorescent protein) 유전자EGfp-green fluorescent protein gene

GUS - 청색발색(β-glucuronidase) 유전자 GUS -β-glucuronidase Gene

T35S -꽃양배추바이러스 35S 터미네이터T35S-Cauliflower Virus 35S Terminator

RB - Right border (우측면)RB-Right border

도 3은 pBGWFS7-PAtNP로 형질전환된 애기장대의 각 조직에서 추출한 전체 RNA를 이용하여 역전사 반응 후 향상된 녹색형광 단백질 유전자 Egfp와 양성 대조구로 애기장대 내재유전자인 액틴유전자(actin)를 각각 특이적으로 증폭하는 프라이머로 증폭된 유전자 밴드를 보여주는 전기영동 사진이다.Figure 3 is specifically using the total RNA extracted from each tissue of the Arabidopsis transformed with pBGWFS7-PAtNP specifically after the reverse transcription reaction Egfp enhanced and actin gene (actin), the Arabidopsis endogenous gene as a positive control Electrophoresis picture showing gene band amplified with primers to amplify.

<부호의 설명><Description of the code>

M - 1kb ladder DNA 마커M-1kb ladder DNA marker

GFP - 녹색형광 단백질 유전자GFP-Green Fluorescent Protein Gene

EF1a - 애기장대 연장인자 elongation factor 1aEF1a-Elongation factor 1a

도 4는 pBGWFS7-PAtNP와 pBGWFS7-P35S로 형질전환된 애기장대의 유묘 및 잎 발달 과정 중의 청색발색 반응을 관찰한 것이다.Figure 4 shows the blue color reaction during seedling and leaf development of Arabidopsis transformed with pBGWFS7-PAtNP and pBGWFS7-P35S.

<부호의 설명><Description of the code>

PAtNP::GUS - pBGWFS7-PAtNP의 형질전환 애기장대 식물체전환 애기장대Transgenic Arabidopsis Transgenic Arabidopsis of PAtNP :: GUS-pBGWFS7-PAtNP

P35S::GUS - pBGWFS7-P35S 형질전환 애기장대 식물체P35S :: GUS-pBGWFS7-P35S Transgenic Arabidopsis Plant

col0 - 비형질전환 식물체col0-nontransforming plant

1주 - 발아 후 1주째의 애기장대 유묘Week 1-Baby pole seedlings 1 week after germination

2주 - 발아 후 2주째의 애기장대 식물체2 weeks-Arabidopsis plants 2 weeks after germination

4주 - 발아 후 4주째의 애기장대 식물체4 weeks-Arabidopsis plants 4 weeks after germination

도 5는 pBGWFS7-PAtNP로 형질전환된 애기장대의 뿌리세포에서 관찰된 녹색형광 이미지이다. 도 5a는 뿌리의 각 세부 조직계, 도 5b는 측근발생부위에서 관찰된 녹색형광 이미지이다. 5 is a green fluorescence image observed in the root cells of Arabidopsis transformed with pBGWFS7-P AtNP . FIG. 5A shows each detailed histology of the root, and FIG. 5B shows a green fluorescence image observed in the entourage site.

<부호의 설명><Description of the code>

GFP - 녹색형광 현미경 이미지GFP-green fluorescent microscope image

Light - 일반 형광현미경 이미지Light-General Fluorescence Microscope Image

Merged - 일반형광 이미지와 녹색형광 이미지를 병합한 사진Merged-Merged image of green and green fluorescent images

본 발명은 식물체 내에서 외래 유용유전자의 발현 부위를 뿌리로 제한하여 조절하는 뿌리 조직 특이 프로모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 애기장대에서 분리한 서열번호 1의 뉴클레오사이드 포스파타제 프로모터, 이를 증폭하기 위한 프 라이머, 이 프로모터를 도입한 형질전환 벡터 및 이를 형질전환시킨 형질전환 식물체에 관한 것이다.The present invention relates to a root tissue specific promoter that regulates by restricting the expression site of a foreign useful gene to the root in the plant, and more particularly, the nucleoside phosphatase promoter of SEQ ID NO: 1 isolated from Arabidopsis; It relates to a primer, a transformation vector into which the promoter is introduced, and a transgenic plant transformed thereto.

작물분자육종은 모든 종(種)의 유전자를 재료로 사용할 수 있으며 기존의 게놈 단위로만 가능하던 육종기술을 유전자 단위로 끌어내려 무한대의 육종 효과를 미세하게 조절할 수 있다는 측면에서 차세대 농업을 이끌어 갈 핵심적인 기술이다.Crop molecular breeding is the key to lead the next generation of agriculture in that it is possible to use all kinds of genes as a material and to fine-tune the effects of infinite breeding by pulling down the breeding technology that was possible only in the existing genome. Technology.

이러한 작물분자육종 기술의 효과를 극대화시키려면 1) 여러 가지 식물의 유전자를 대표할 수 있는 많은 유전자 데이터의 축적이 선행되어야 하고, 2) 다양한 작물의 형질전환 시스템이 구축되어야 하며, 3) 외부에서 삽입된 유전자의 발현을 조절할 수 있는 다양한 프로모터의 개발이 선행되어져야 한다.In order to maximize the effects of these crop molecular breeding techniques, 1) accumulation of a large amount of genetic data that can represent genes of various plants must be preceded, 2) various crop transformation systems must be established, and 3) external Development of various promoters capable of controlling the expression of the inserted gene should be preceded.

외래 유전자의 발현을 식물체의 특별한 조직에만 국한시켜 형질전환 목적을 달성하는데 이용되는 공지된 프로모터들은 그 기능에 따라서 다음과 같이 분류할 수 있다.Known promoters used to achieve transformation purposes by confining the expression of foreign genes to specific tissues of plants can be classified as follows according to their function.

첫째로, 뿌리 조직 특이 발현 프로모터이다. 아직 상용화된 사례는 없으나 애기장대 퍼옥시다제(peroxidase, prxEa)가 분리되어 뿌리 조직 특이적 발현을 확인하였고, 최근 고구마 유래의 매즈 유전자(ibMADS)와 당 유도성 ADP-글루코오스 파이로포스파타제(ADP-glucose pyrophosphatase, AGPase) 유전자가 분리되어 해당 프로모터가 뿌리에서 특이 발현을 유도하며 당근, 무에서 뿌리 특이적 일시적 발현을 유도함을 확인한 바 있다(한국등록특허공보 제10-18771호 및 제10-604191호). 이들 프로모터는 식량이나 식품, 또는 식품의 원료로 사용되는 주요 뿌리작물에서 농업적 형질 개량이나 유용 단백질 축적 및 유용 물질 생성 등을 목적으로 주로 사 용이 기대될 수 있다.First, it is a root tissue specific expression promoter. Although no commercialized case yet, Arabidopsis peroxidase (peroxidase, prxEa) was isolated to confirm root tissue specific expression. Recently, the sweet potato-derived Maz gene ( ibMADS ) and sugar-induced ADP-glucose pyrophosphatase (ADP- Glucose pyrophosphatase (AGPase) gene was isolated and the promoter induces specific expression in roots and has been confirmed to induce root-specific transient expression in carrots and radishes (Korean Patent Publication Nos. 10-18771 and 10-604191). ). These promoters can be expected to be used primarily for the purpose of improving agricultural traits, accumulating useful proteins and producing useful substances in major root crops used for food, food, or food.

둘째로, 종자 특이적 프로모터를 들 수 있다. 대표적인 예로서 벼 주요 저장 단백질 유전자의 프로모터들로서 황금쌀(golden rice) 개발에 사용된 벼 글루테린(glutelin) 프로모터가 현재까지 외떡잎 식물의 종자 특이적 발현을 유도하는 경우에 많이 사용되고 있고, 쌍떡잎 식물의 종자 특이적 발현을 유도하는데 주로 사용되는 프로모터로는 콩 유래 렉틴(lectin) 프로모터, 배추 유래 나핀(napin) 프로모터 및 애기장대의 종자에서 감마 토코페롤 메틸기 전이효소(γ-tocopherol methyl transferase:γ-TMT) 유전자 발현을 유도함으로써 비타민 E 생성을 증진시킨 연구에 사용된 당근 유래 DC-3 프로모터 등을 들 수 있으며 들깨 유래 올레오신(oleosin) 프로모터의 종자 특이발현 유도를 확인한 사례가 있다. 상기 종자 특이적 프로모터들은 주로 종자 자체가 식량이나 식품 또는 식품의 원료로 사용되는 주요 작물에서 유용 단백질 축적 및 유용 물질 생성 등을 목적으로 주로 사용되고 있다.Second, seed specific promoters can be mentioned. As a representative example, the rice gluten promoter used to develop golden rice as a promoter of the major storage protein gene of rice has been widely used to induce seed-specific expression of monocotyledonous plants. Promoters mainly used to induce seed specific expression include soybean-derived lectin promoters, cabbage-derived napin promoters, and gamma-tocopherol methyl transferase (γ-TMT) in seedlings of Arabidopsis. Carrot-derived DC-3 promoters used in studies that enhanced the production of vitamin E by inducing gene expression, and there is a case confirmed the seed specific expression of the perilla-derived oleosin (oleosin) promoter. The seed specific promoters are mainly used for the purpose of accumulating useful proteins and producing useful substances in major crops in which the seeds themselves are used as food, food or food ingredients.

셋째로, 전신발현 유도 프로모터를 들 수 있다. 식물 전신발현 유도 프로모터로는 꽃양배추 모자이크 바이러스(CaMV: cauliflower mosaic virus)의 35S RNA 유전자의 프로모터가 대표적인 쌍떡잎식물용 프로모터로 사용되고 있으며, 벼 등의 외떡잎식물용 전신발현 유도 프로모터로는 벼 액틴(actin) 및 옥수수 유비퀴틴(ubiquithin) 유전자 프로모터들이 주로 이용되어 왔으며, 최근 벼 시토크롬 C 유전자(OsOc1)의 프로모터가 국내 연구진에 의해 개발되어 사용 중에 있다(한국등록특허공보 제10-429335호). 이들은 식물형질전환 기본 운반체 내에 선발마커로 이 용되는 항생제나 제초제 저항성 유전자 및 리포터 유전자의 발현을 유도하기 위해 이미 내재되어 있으며, 연구적인 측면에서 목적하는 유전자의 식물체내 기능을 밝히고자 시도할 때 우선적으로 고려되는 프로모터들이다. Third, a systemic expression induction promoter may be mentioned. The promoter of 35S RNA gene of CaMV (caaflower mosaic virus) is used as a representative dicotyledonous promoter as a plant whole-body induction promoter. ) And corn ubiquithin gene promoters have been mainly used, and recently, a promoter of rice cytochrome C gene (OsOc1) has been developed and used by domestic researchers (Korean Patent Publication No. 10-429335). These are already inherent to induce the expression of antibiotic or herbicide resistance genes and reporter genes used as selection markers in the basic plant transgenic carriers. Promoters are considered.

넷째로, 잎 등의 기타 조직 특이 프로모터를 들 수 있다. 잎 등의 광합성 조직에서만 강력한 유전자의 발현을 유도하는 벼와 옥수수 유래의 rbcS(ribulose bisphosphate carboxylase/oxygenase small subunit) 프로모터, 아그로박테리움 유래의 식물 뿌리 발현을 유도하는 RolD 프로모터, 감자 유래 괴경 특이 발현 유도 파타틴(patatin) 프로모터, 토마토 유래의 과실 성숙 특이 발현 유도 PDS(phytoene synthase) 프로모터 및 그 기능이 배추꽃의 화분 특이적임이 확인된 배추 유래 올레오신(oleosin) 프로모터 등이 포함되며 본 연구소의 연구팀에 의해 꽃의 웅성기관 약의 융단조직 특이 BcA9 프로모터를 세포에 독성을 갖는 Bt 단백질 유전자의 발현을 유도케 함으로써 웅성불임 작물을 개발하였다(한국등록특허공보 제10-435143호). Fourth, other tissue specific promoters, such as a leaf, can be mentioned. Induced expression of potent genes only in photosynthetic tissues such as leaves.RBCS (ribulose bisphosphate carboxylase / oxygenase small subunit) promoter from rice and corn, RolD promoter to induce plant root expression from Agrobacterium. Patatin promoter, tomato-derived fruit maturation-specific expression-induced phytoene synthase (PDS) promoter, and cabbage-derived oleosin (oleosin) promoter whose function has been confirmed to be pollen-specific in Chinese cabbage. The male sterile crop was developed by inducing the expression of the Bt protein gene, which is toxic to cells, by the carpet tissue-specific BcA9 promoter of the male organ organ of flowers (Korean Patent Publication No. 10-435143).

그 외에도 다양한 목적에 따른 다양한 식물 유래의 식물체 각 조직에 대하여 많은 수의 프로모터들이 보고 되었고 현재에도 계속 개발이 진행 중이지만, 상용화 되었거나 식물 연구자들 사이에 범용되는 프로모터의 종류는 이상에서 언급된 경우에 대부분이 속하며, 개발자의 의도에 따라서 보다 정밀하게 유전자 발현의 부위를 조절할 수 있는 새로운 프로모터들이 앞으로도 계속 개발될 필요성이 있다.In addition, a large number of promoters have been reported for each tissue of various plant-derived plants for various purposes, and are still under development, but most of the promoters that have been commercialized or widely used among plant researchers are mentioned above. This belongs, and there is a need for further development of new promoters that can precisely regulate the site of gene expression according to the intention of the developer.

이에 본 발명자들은 식물체 내에서 외래 유용유전자의 발현 부위를 뿌리로 제한하여 조절하는 뿌리 조직 특이 프로모터에 대하여 연구한 결과, 애기장대에서 분리한 뉴클레오사이드 포스파타제 프로모터가 뿌리 조직에서 특이적으로 발현됨을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.Therefore, the present inventors have studied the root tissue specific promoter that regulates by restricting the expression site of the foreign useful gene in the plant, and confirmed that the nucleoside phosphatase promoter isolated from Arabidopsis is specifically expressed in the root tissue. This invention was completed.

따라서, 본 발명의 목적은 서열번호 1의 뉴클레오사이드 포스파타제 프로모터, 이를 증폭하기 위한 프라이머, 이 프로모터를 도입한 형질전환 벡터 및 이를 형질전환시킨 형질전환 식물체를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a nucleoside phosphatase promoter of SEQ ID NO: 1, a primer for amplifying it, a transformation vector into which the promoter is introduced, and a transformed plant transformed thereto.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 외래 유용 단백질 및 물질을 식물 뿌리에서 생성하거나 축적시킴으로써 식물 뿌리 성분을 변경하거나 농업적 특성을 개량하고자 할 때 사용가능한 서열번호 1의 뿌리 조직 특이 프로모터인 뉴클레오사이드 포스파타제 프로모터 PAtNP를 제공한다. In order to achieve the above object, in the present invention, nucleoside, which is a root tissue specific promoter of SEQ ID NO: 1, can be used when altering plant root components or improving agricultural characteristics by generating or accumulating foreign useful proteins and substances in plant roots. Phosphatase promoter P AtNP .

또한 본 발명에서는 상기 서열번호 1의 뉴클레오사이드 포스파타제 프로모터를 증폭하기 위한 서열번호 6 및 서열번호 7의 염기로 이루어지는 뉴클레오사이드 포스파타제 프로모터 PAtNP 증폭용 프라이머를 제공한다.The present invention also provides a primer for amplifying the nucleoside phosphatase promoter P AtNP consisting of the bases of SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO: 7 for amplifying the nucleoside phosphatase promoter of SEQ ID NO: 1.

또 본 발명에서는 서열번호 1의 뉴클레오사이드 포스파타제 프로모터 PAtNP를 포함하는 외래 단백질 발현벡터 pBGWFS7-PAtNP를 제공한다. In addition, the present invention provides a foreign protein expression vector pBGWFS7-P AtNP comprising the nucleoside phosphatase promoter P AtNP of SEQ ID NO: 1.

또한 본 발명에서는 서열번호 1의 뉴클레오사이드 포스파타제 프로모터 PAtNP를 포함하는 외래 단백질 발현벡터 pBGWFS7-PAtNP로 형질전환된 형질전환 식 물세포를 제공한다.The present invention also provides a transgenic plant cell transformed with the foreign protein expression vector pBGWFS7-P AtNP comprising the nucleoside phosphatase promoter P AtNP of SEQ ID NO: 1.

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

본 발명은 식물체 내에서 외래 유용유전자의 발현 부위를 뿌리로 제한하여 조절하는 뿌리 조직 특이 프로모터에 관한 것이다.The present invention relates to a root tissue specific promoter which regulates by restricting the expression site of a foreign useful gene to the root in a plant.

본 발명은 서열번호 1의 염기서열을 가지면서 뿌리 특이적으로 발현하는 뉴클레오사이드 포스파타제 프로모터 PAtNP(이하, "PAtNP"라 한다)를 포함한다. 본 발명에 의한 뿌리 조직 특이 프로모터는 애기장대에서 분리된 뉴클레오사이드 포스파타제 단백질 유전자의 전사에 관여하는 프로모터이다. 상기 뉴클레오사이드 포스파타제는 일반적으로 핵산 구성 성분 중 하나인 인산기의 절단에 관여하는 단백질로 알려져 있으나 애기장대에서 본 유전자 기능에 대한 연구결과는 아직 보고된 바 없으며 단백질 코딩영역으로 기능을 유추하는 아노테이션(annotation)결과 뉴클레오사이드 포스파타제 단백질 유전자로 유추되었다. 본 발명의 프로모터는 뿌리 조직에서만 특이적으로 발현되는 뉴클레오사이드 포스파타제 유전자의 전사에 관여하는 뉴클레오사이드 포스파타제 유전자 코딩 부위의 상류 1,850bp에 해당하는 프로모터이다.The present invention includes a nucleoside phosphatase promoter P AtNP (hereinafter referred to as "P AtNP ") which has a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and expresses root-specifically. Root tissue specific promoters according to the present invention are promoters involved in the transcription of nucleoside phosphatase protein genes isolated from Arabidopsis. The nucleoside phosphatase is generally known as a protein involved in cleavage of a phosphate group, which is one of the nucleic acid components, but the results of the gene function seen in Arabidopsis have not been reported yet. Annotation resulted in the nucleoside phosphatase protein gene. The promoter of the present invention is a promoter corresponding to 1,850 bp upstream of the nucleoside phosphatase gene coding site involved in the transcription of the nucleoside phosphatase gene that is specifically expressed only in root tissue.

본 발명은 서열번호 6 및 서열번호 7의 서열로 이루어지는 뉴클레오사이드 포스파타제 프로모터 PAtNP 증폭용 프라이머를 포함한다. 상기 프라이머는 뿌리 조직 특이 프로모터인 PAtNP을 특이적으로 증폭하는 각각 32bp로 이루어지는 순방향 프라이머와 역방향 프라이머로 구성된다. 상기 프라이머는 당업자에게 공지된 올리 고뉴클레오타이드의 합성 방법에 의하여 제조될 수 있으며, 상업적으로 합성하여 사용할 수도 있다.The present invention includes a primer for amplifying the nucleoside phosphatase promoter P AtNP consisting of the sequences of SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO: 7. The primer is composed of a forward primer and a reverse primer each consisting of 32bp which specifically amplifies P AtNP , a root tissue specific promoter. The primer may be prepared by a method for synthesizing oligonucleotides known to those skilled in the art, and may be used by commercially synthesizing.

본 발명은 서열번호 6 및 서열번호 7로 표시되는 염기서열 또는 그 상보적인 염기서열에 의거한 변이가 염기서열의 일부결실, 과잉의 염기 또는 염기서열의 부가, 또는 염기 서열 중의 염기 또는 부분서열의 다른 염기서열로의 치환, 또는 이들의 복합 서열로 이루어지는 프라이머들도 포함할 수 있다.According to the present invention, a mutant based on the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO: 7 or a complementary nucleotide sequence thereof is partially deleted from an nucleotide sequence, addition of an excess base or nucleotide sequence, or a base or partial sequence of a nucleotide sequence in a nucleotide sequence. Substitution with other sequences, or primers consisting of their complex sequences may also be included.

본 발명은 서열번호 1의 뉴클레오사이드 포스파타제 프로모터 PAtNP를 포함하는 외래 단백질 발현벡터 pBGWFS7-PAtNP를 포함한다. 상기 발현벡터 pBGWFS7-PAtNP는 본 발명에 의한 서열번호 1의 PAtNP 뿐만 아니라 제초제 저항성 유전자인 서열번호 16의 bar 또는 리포터 유전자인 서열번호 17의 Egfp:gus를 포함할 수 있다.The present invention includes a foreign protein expression vector pBGWFS7-P AtNP comprising the nucleoside phosphatase promoter P AtNP of SEQ ID NO: 1. The expression vector pBGWFS7 AtNP-P as well as the P AtNP of SEQ ID NO: 1 according to the present invention, the herbicide resistance gene SEQ ID NO: 16 of the bar or the reporter gene in SEQ ID NO: 17 of Egfp: may include gus.

본 발명은 서열번호 1의 PAtNP를 포함하는 외래 단백질 발현벡터 pBGWFS7-PAtNP 가 형질전환된 형질전환 식물체를 포함한다. 본 발명에서 형질전환되는 식물체로는 무, 순무, 배추, 양배추, 당근, 우엉, 고구마, 마, 연근, 감자 및 생강 등의 근채류 작물; 인삼, 칡 및 더덕 등의 약용식물; 옥수수 및 콩 등의 사료작물; 벼 등의 주곡작물; 유채 등의 유지작물;을 포함하는 뿌리로 이용될 수 있는 식물체들을 포함하나, 이에만 한정되는 것은 아니며 조직배양에 의해 무성번식되는 형질전환 식물체를 제공한다.The present invention includes a transgenic plant transformed with a foreign protein expression vector pBGWFS7-P AtNP comprising P AtNP of SEQ ID NO: 1. Plants to be transformed in the present invention include root crops such as radish, turnip, cabbage, cabbage, carrot, burdock, sweet potato, hemp, lotus root, potato and ginger; Medicinal plants such as ginseng, 칡 and deodeok; Feed crops such as corn and soybeans; Main grain crops such as rice; Plants that can be used as a root, including oilseed crops, such as rapeseed, but not limited to providing a transgenic plant that is asexual growth by tissue culture.

본 발명의 뿌리 조직 특이 프로모터의 전사 활성에 의하여 발현되는 목적 유 전자의 예로는, 형질전환 대상 작물의 농업적 형질 개량을 위해서는 뿌리 병 방제를 위한 내병성 또는 병 방어 신호전달 관련 유전자들이 될 수 있다. 특히, 인삼 등 약용 뿌리작물의 경우, 내병성 유전자를 도입하게 되면 수년간 재배시 가장 문제가 되고 있는 병 방제 농약의 사용량 감소도 기대할 수 있다. 또한 뿌리작물의 배양근 세포를 이용하여 경제적으로 부가가치가 높은 약용성분이나 특정 유효성분을 생산하거나 강화하려는 목적으로 토코페롤, 베타카로틴 등과 같이 특정 영양 성분을 작물의 뿌리에서 강화하려는 경우에는 관련 물질대사경로의 생합성 유전자 또는 사포닌, 감마리놀렌산 등 약용성분 관련 생합성 유전자 등을 들 수 있으나, 여기에 한정되지 않고, 본 발명의 뿌리 조직 특이 프로모터를 사용하여 조절될 수 있는 각종 목적 유전자들이 포함될 수 있다.Examples of the target gene expressed by the transcriptional activity of the root tissue specific promoter of the present invention may be genes related to disease resistance or disease defense signaling for root disease control for agricultural transformation of crops to be transformed. In particular, in the case of medicinal root crops such as ginseng, introducing a pathogenic gene can also be expected to reduce the amount of pesticide control pesticides that are most problematic when cultivating for years. In addition, if you want to enhance specific nutritional ingredients, such as tocopherol and beta-carotene, at the root of crops for the purpose of producing or enhancing high value-added medicinal ingredients or specific active ingredients using cultured root cells of root crops, Biosynthetic genes or biosynthetic genes related to medicinal components such as saponin, gamma linolenic acid, and the like, but are not limited thereto, and may include various target genes that may be regulated using the root tissue specific promoter of the present invention.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체적으로 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 한편, 하기 실시예들에서 특별히 언급되지 않은 일반적으로 사용된 DNA 실험방법들은 Sambrook 등의 "Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, second edition, 1989"를 참조하였다.The present invention may be understood in more detail by the following examples, which are intended to illustrate the present invention and are not intended to limit the protection scope of the present invention. On the other hand, commonly used DNA test methods not specifically mentioned in the following examples, see Sambrook et al. "Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, second edition, 1989".

[실시예 1] 애기장대 뉴클레오사이드 포스파타제 유전자의 발현양상 분석Example 1 Expression Analysis of Arabidopsis Nucleoside Phosphatase Gene

애기장대 뉴클레오사이드 포스파타제 유전자의 발현양상을 조사하기 위해서 애기장대 뿌리, 잎, 줄기 및 꽃과 발달과정 중에 있는 종자를 포함한 꼬투리로부터 전체 RNA(total RNA)를 분리하여 역전사효소 이용 핵산중합효소반응(reverse transcriptase-polymerase chain reaction, RT-PCR) 분석을 수행하였다. To investigate the expression pattern of Arabidopsis nucleoside phosphatase gene, total RNA was isolated from pods including Arabidopsis root, leaf, stem and flower and seed during development. reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR) analysis was performed.

전체 RNA를 분리과정을 보다 상세히 살펴보면, 약 1g의 각 시료를 액체질소를 이용하여 막자사발로 분쇄하여 2ml 튜브에 옮긴 다음 각 튜브에 500㎕의 RNA 추출 완충액(50mM 아세트산나트륨 pH 5.5, 150mM LiCl, 5mM EDTA, 0.5% SDS)과 500㎕ 페놀을 넣고 혼합하였다. 혼합액을 65℃에서 10분 동안 처리한 후 상온에서 15분 동안 교반기(rotary shaker)를 이용해 섞어주었다. 4℃에서 원심분리(10000rpm, 10분)한 다음 상등액 층을 조심스럽게 새 튜브에 옮기고, 클로로포름 500㎕를 첨가하여 잘 섞어준 후 다시 원심분리 하여 상등액을 취하였다. 여기에 0.6배 부피의 8M 리튬 클로라이드(LiCl)를 첨가한 다음 -20℃에 2시간 이상 보관하였다. 4℃, 12,000rpm에서 20분간 원심분리한 후 RNA 침전물을 4M LiCl와 80% 에탄올로 각각 한차례씩 씻어준 다음 수득한 최종 RNA 침전물을 50㎕의 증류수에 녹였다. RNA 용출액은 자외선 흡광도 분석기(UV spectrophotometer)를 이용하여 A260/A280를 측정하여 정량한 후, 전체 RNA 5㎍을 주형으로 50uM 올리고 dT 프라이머를 이용해 50℃에서 50분, 85℃에서 5분 처리한 다음 얼음에서 식힌 후 여기에 다시 RNase H 를 1㎕를 첨가하고 37℃에서 20분간 처리하여 cDNA를 합성(10X RT buffer, 25mM MgCl2, 0.1M DTT, RNase OUT, SuperScriptTM RT)하였고, 합성된 cDNA를 주형으로 뉴클레오사이드 포스파타제 유전자 AtNP 특이 프라이머 세트인 서열번호 2의 NP-F 프라이머(5'-TATTTGCGTGGCTATTGTTT-3')와 서열번호 3의 NP-R 프라이머(5'- CAATAATACAATCCCACAAACGAG-3') 세트를 이용하였다. In more detail, the total RNA was separated, and about 1 g of each sample was crushed into a mortar using a liquid nitrogen, transferred to a 2 ml tube, and 500 µl of RNA extraction buffer (50 mM sodium acetate pH 5.5, 150 mM LiCl, 5 mM EDTA, 0.5% SDS) and 500 µl phenol were added and mixed. The mixed solution was treated at 65 ° C. for 10 minutes and then mixed using a stirrer (rotary shaker) at room temperature for 15 minutes. After centrifugation at 4 ° C (10000rpm, 10 minutes), the supernatant layer was carefully transferred to a new tube, the mixture was mixed well by adding 500 μl of chloroform and centrifuged again to obtain the supernatant. 0.6 M volume of 8M lithium chloride (LiCl) was added thereto, and then stored at -20 ° C for at least 2 hours. After centrifugation at 4 ° C. and 12,000 rpm for 20 minutes, the RNA precipitate was washed once with 4M LiCl and 80% ethanol, and the final RNA precipitate was dissolved in 50 μl of distilled water. RNA eluate was quantified by measuring A 260 / A 280 using an UV spectrophotometer, and then treated with 50 μM of RNA as a template and 50 minutes at 50 ° C and 5 minutes at 85 ° C using dT primer. After cooling on ice, 1 μl of RNase H was added thereto, followed by treatment at 37 ° C. for 20 minutes to synthesize cDNA (10X RT buffer, 25 mM MgCl 2, 0.1M DTT, RNase OUT, SuperScript TM RT). CDNA as a template, the NP-F primer of SEQ ID NO: 2 (5'-TATTTGCGTGGCTATTGTTT-3 '), which is a set of nucleoside phosphatase gene AtNP specific primers, and the NP-R primer of SEQ ID NO: 3 (5'-CAATAATACAATCCCACAAACGAG-3') Sets were used.

또한 사용된 RNA의 상대적인 앙이 균일함을 증명하기 위한 애기장대 액틴 (actin) 프라이머 세트인 서열번호 4의 act-F 프라이머(5'-CATCAGGAAGGACTTGTACGG-3')와 서열번호 5의 act-R 프라이머(5'-GATGGACCTGACTCGTCATAC-3')를 이용하여 95℃에서 10분간 변성 후, 95℃에서 30초간 반응 후 65℃에서 30초간 어닐링반응, 72℃에서 30초간의 중합반응의 일련의 반응을 35회 실시한 후 72℃에서 7분간 PCR을 수행하였다.In addition, the act-F primer of SEQ ID NO: 4 (5'-CATCAGGAAGGACTTGTACGG-3 ') and the act-R primer of SEQ ID NO: 5, which is a Arabidopsis actin primer set for demonstrating uniformity of the relative hem of the used RNA, 5'-GATGGACCTGACTCGTCATAC-3 ') was denatured at 95 ° C for 10 minutes, followed by 30 seconds of reaction at 95 ° C, 30 seconds of annealing at 65 ° C, and 30 times of polymerization at 72 ° C. Then PCR was performed at 72 ° C. for 7 minutes.

상기 역전사 PCR 반응의 결과, 애기장대 유래의 뉴클레오사이드 포스파타제 유전자의 전사체가 잎, 줄기, 꽃 및 종자 포함 꼬투리 조직에서는 검출되지 않는데 반해 뿌리 조직에서만 특이적으로 검출되었다(도 1). 이 때 애기장대 액틴(actin) 특이 프라이머를 이용하여 사용된 RNA의 상대적인 양이 균일함을 증명하였다. 따라서, 애기장대의 뉴클레오사이드 포스파타제 유전자가 뿌리 특이적으로 발현됨을 확인하였다. As a result of the reverse transcription PCR reaction, the transcript of the nucleoside phosphatase gene derived from Arabidopsis was not detected in pod tissues including leaves, stems, flowers, and seeds, but specifically detected in root tissues (FIG. 1). At this time, the relative amount of RNA used was demonstrated to be uniform using Arabidopsis actin specific primers. Thus, it was confirmed that the nucleoside phosphatase gene of Arabidopsis is specifically expressed in the root.

[실시예 2] 형질전환용 플라스미드 제작Example 2 Transformation Plasmid Preparation

뿌리 조직에서 특이적으로 발현하는 뉴클레오사이드 포스파타제에 해당하는 유전자를 공개된 애기장대 전체 염기서열로부터 유전자를 검색하여 뉴클레오사이드 포스파타제 유전자(At1g14240)의 개시코돈 상위에 TATA box 등을 포함하는 1.85kb 영역(서열번호 1)을 분리하고 벨기에의 겐트대학으로부터 구입한 게이트웨이 운반체 pBGWFS7을 이용하여 PAtNP 프로모터 기능 분석용 운반체를 제작하였다. 형질전 환 애기장대 식물체의 잎 조직 소량을 에펜도르프 튜브에 넣고 게놈 DNA 정제 키트(Genomic DNA Purification Kit; I.J.BIO DNA System)를 이용하여 분리 정제하였다. DNA 용출액은 자외선 흡광도 분석기(UV spectrophotometer)를 이용하여 A260/A280를 측정하여 정량하였다. 애기장대로부터 분리한 게놈 DNA로부터 박테리아가 박테리오파지에 감염될 때 박테리아측 특이적으로 가지고 있는 재조합 핵산서열 부위를 일부 포함하면서 PAtNP 프로모터를 특이적으로 증폭할 수 있도록 설계된 서열번호 6의 Pnp-B1 프라이머(5'-AAAAAGCAGGCTAGGTGAATATCGTTCCTGTG-3')와 서열번호 7의 Pnp-B2 프라이머(5'-AGAAAGCTGGGTGGATCGTTGCATTAACGTCT-3') 세트를 제작하여 유전자 증폭 반응(PCR : polymerase chain reaction)을 통해 1.85kb의 프로모터 부위를 다시 분리하였다. 이때 PCR 조건은 95℃에서 10분간 변성 후, 94℃에서 1분간 반응 후 55℃에서 1분간 어닐링반응, 68℃에서 2분간의 중합반응의 일련의 반응을 30회 실시한 후 68℃에서 10분간 중합반응으로 수행하였다.1.85kb including a TATA box above a start codon of a nucleoside phosphatase gene (At1g14240) by searching for a gene corresponding to a nucleoside phosphatase specifically expressed in root tissues from the published Arabidopsis nucleotide sequence The region (SEQ ID NO: 1) was isolated and a P AtNP promoter function assay vehicle was constructed using the gateway carrier pBGWFS7 purchased from the University of Ghent, Belgium. A small amount of leaf tissue of the transgenic Arabidopsis plants was placed in an Eppendorf tube and separated and purified using a Genomic DNA Purification Kit (IJBIO DNA System). DNA eluate was quantified by measuring A 260 / A 280 using an ultraviolet spectrophotometer (UV spectrophotometer). Pnp-B1 primer of SEQ ID NO: 6 designed to specifically amplify the P AtNP promoter, including a portion of the recombinant nucleic acid sequence that the bacterium has specifically from the genome DNA isolated from the Arabidopsis bacteriophage (5'-AAAAAGCAGGCTAGGTGAATATCGTTCCTGTG-3 ') and Pnp-B2 primer (5'-AGAAAGCTGGGTGGATCGTTGCATTAACGTCT-3') set were prepared and the promoter site of 1.85 kb was regenerated through a PCR (polymerase chain reaction). Separated. At this time, PCR conditions were denatured at 95 ° C for 10 minutes, followed by 1 minute reaction at 94 ° C, followed by annealing reaction at 55 ° C for 1 minute, and a series of reactions for 30 minutes at 68 ° C for 2 minutes, followed by polymerization at 68 ° C for 10 minutes. The reaction was carried out.

이 때, PAtNP 프로모터의 기능을 쌍자엽 식물의 형질전환에 주로 사용되는 35S 프로모터의 활성과 비교하기 위하여 박테리아측 특이적 재조합 핵산서열 부위를 일부 포함하면서 약 860bp의 35S 프로모터를 증폭할 수 있도록 설계된 서열번호 8의 35S-F 프라이머(5'-AAAAAGCAGGCTGGTCCCCAGATTAGCCT-3')와 서열번호 9의 35S-R 프라이머(5'-AGAAAGCTGGGTCCCGGGGATCCTCTAGA-3')를 제작하여 35S 프로모터 부위를 분리하였다. 증폭된 PCR 산물들은 박테리아가 박테리오파지에 감염될 때 박테리아측 특이 재조합 핵산서열 부위 전체를 포함하는 서열번호 10의 어댑터 프라이머 B1(5'-GGGGACAAGTTTGTACAAAAAAGCAGGCT-3')와 서열번호 11의 어댑터 프라이머 B2(5'-GGGGACCACTTTGTACAAGAAAGCTGGGT-3')를 사용하여 각각 다시 PCR 증폭하였다. 상기 PCR 반응은 95℃에서 3분간 변성 후, 94℃에서 30초간 반응 후 45℃에서 30초간 어닐링반응, 68℃에서 2분간의 중합반응의 일련의 반응을 4회 실시한 후, 94℃에서 30초간 반응, 55℃에서 30초, 68℃에서 2분간의 중합반응의 일련의 반응을 19회 실시한 후 68℃에서 10분간 중합반응으로 수행하였다.At this time, in order to compare the function of the P AtNP promoter with the activity of the 35S promoter which is mainly used for transformation of a dicotyledonous plant, a sequence designed to amplify a 35S promoter of about 860bp while including a part of a bacterial-specific recombinant nucleic acid sequence site A 35S-F primer (5'-AAAAAGCAGGCTGGTCCCCAGATTAGCCT-3 ') of No. 8 and a 35S-R primer (5'-AGAAAGCTGGGTCCCGGGGATCCTCTAGA-3') of SEQ ID NO: 9 were prepared to isolate the 35S promoter site. The amplified PCR products contained adapter primer B1 (5'-GGGGACAAGTTTGTACAAAAAAGCAGGCT-3 ') and SEQ ID NO: 11 adapter primer B2 (5') containing the entire bacterial-specific recombinant nucleic acid sequence site when the bacteria were infected with bacteriophage. PCR amplification was again performed using -GGGGACCACTTTGTACAAGAAAGCTGGGT-3 '). The PCR reaction was denatured at 95 ° C. for 3 minutes, followed by 30 seconds at 94 ° C., followed by annealing reaction at 45 ° C. for 30 seconds, and a series of four reactions at 68 ° C. for 2 minutes, followed by 30 seconds at 94 ° C. Reaction, a series of reactions of 30 seconds at 55 ℃, polymerization for 2 minutes at 68 ℃ 19 was carried out by polymerization at 68 ℃ for 10 minutes.

2차로 PCR된 산물들은 박테리아가 박테리오파지에 감염될 때 박테리오파지 측 특이 재조합 핵산서열 부위를 포함하는 pDONR201 벡터와 BP 재조합반응을 거쳐 pDONR-PAtNP과 pDONR-P35S의 클로닝 벡터를 제작하였다. 서브 클로닝된 두 종류의 이 운반체들은 최종 식물형질전환 운반체를 제작하기 위하여 EgfpGus 유전자가 연결된 형태의 리포터 시스템이 내재되어 있는 pBGWFS7 벡터와 다시 LR 재조합 반응을 거쳐 최종적인 pBGWFS7-PAtNP와 pBGWFS7-P35S 운반체가 완성되었다(도 2a 및 도 2b). The secondary PCR products were cloned by pDONR201 vector containing the bacteriophage-specific recombinant nucleic acid sequence site when the bacteria were infected with bacteriophage to produce a cloning vector of pDONR-P AtNP and pDONR-P35S. These two subcloned carriers were then subjected to an LR recombination reaction with the pBGWFS7 vector incorporating the reporter system linked to the Egfp and Gus genes to produce the final plant transformation carrier, followed by the final pBGWFS7-P AtNP and pBGWFS7- The P35S vehicle was completed (FIGS. 2A and 2B).

이 때, 기본 운반체(binary vector)로 사용된 pBGWFS7는 미생물 선발을 위한 스펙티노마이신(spectinomycin) 저항성 유전자를 가지며, 식물체 선발인자로 제초제 저항성 Bar유전자를 포함하고 있다. 제작된 형질전환용 운반체들은 액체질소를 이용한 직접적인 아그로박테리아 형질전환 방법(참조: Holster 등의 freeze-thaw method, 1978)에 따라 아그로박테리아 튜메파시엔스 균주 GV3101에 형질전환시킨 후, An 등의 알카리 방법(alkaline lysis)에 근거한 아그로박테리아 급속 선발 (quick-screen)을 이용하여 아그로박테리아 내 도입을 확인하였다.At this time, pBGWFS7 used as a binary vector has a spectinomycin resistance gene for microbial selection, and contains a herbicide resistant Bar gene as a plant selection factor. The transforming carriers were transformed into Agrobacterium tumefaciens strain GV3101 according to the direct Agrobacterium transformation method (see Holster et al., Freeze-thaw method, 1978) using liquid nitrogen, followed by an alkali method such as An. The introduction into Agrobacteria was confirmed using an Agrobacterium quick-screen based on alkaline lysis.

[실시예 3] 식물 재료 및 애기장대 형질전환Example 3 Plant Material and Arabidopsis Transformation

파종한 후 23℃ 배양기(16시간 낮/8시간 밤)에서 약 4주간 생육된 애기장대 (Arabidopsis thaliana ecotype Columbia) 식물체의 일차 추대를 제거하여 최소한 3-4개의 이차 추대를 유도한 다음, 식물 형질전환 운반체가 보유된 아그로박테리아 배양액을 5% 수크로오스(sucrose)와 0.05% 실웨트77(silwet77)이 함유된 용액에 OD 0.8 정도로 희석한 현탁액을 꽃 봉우리에 분사하여 아그로박테리아를 감염시켰다. 충분한 습도와 암 조건을 유지한 상태로 하룻밤동안 배양한 후 23℃ 배양기(16시간 낮/8시간 밤)에서 4∼5일간 배양한 다음 상기와 동일한 방법으로 배양·희석한 아그로박테리아를 재차 화기조직에 분사하고 충분한 습도와 암 조건을 유지한 상태로 하룻밤동안 배양한 후 23℃ 배양기(16시간 낮/8시간 밤)에서 꼬투리 조직(silique)이 갈색으로 완전히 성숙할 때까지 약 3~5주간 생육시킨 다음 채종하였다. 채종된 종자는 다시 파종하여 생육 2주째 일차, 3주째 이차로 0.3% 바스타를 살포함으로써 T1세대의 형질전환체를 선발하였다. T1 형질전환 식물체는 23℃ 배양기(16시간 낮/8시간 밤)에서 꼬투리 조직(silique)이 갈색으로 완전히 성숙 할 때까지 약 2달간 생육시킨 후 T2 종자를 채종하였다.After seeding, primary harvesting of Arabidopsis thaliana ecotype Columbia plants grown for about 4 weeks in a 23 ° C incubator (16 hours day / 8 hours night) was removed to induce at least 3-4 secondary harvests. Agrobacteria were infected by spraying the Agrobacteria cultures containing the conversion carriers with a suspension of OD 0.8 diluted in a solution containing 5% sucrose and 0.05% silwet77 to the flower buds. After overnight incubation with sufficient humidity and dark conditions, incubate for 4-5 days in a 23 ° C incubator (16 hours day / 8 hours night), and then culture and dilute Agrobacteria in the same manner as above. Incubated overnight with sufficient humidity and dark conditions, and then grown for 3 to 5 weeks in a 23 ° C. incubator (16 hours day / 8 hours night) until the lysics were fully browned. Then harvested. The seeded seeds were sown again and the transformants of T1 generation were selected by spraying 0.3% batha on the second and third weeks of growth. T1 transgenic plants were grown for about 2 months in a 23 ° C. incubator (16 hours day, 8 hours night) until the pod tissue (silique) had fully matured to brown, followed by T2 seeding.

[실시예 4] 형질전환 식물체의 RT-PCR 반응Example 4 RT-PCR Reaction of Transgenic Plants

형질전환 T2 종자를 파종하여 생육 2주째 1차 및 3주째 2차로 0.3% 바스타를 살포하여 선발된 형질전환 애기장대 식물체의 잎, 줄기, 뿌리, 꽃 및 종자꼬투리 (개화 후 3주째의 종자 포함) 등 여러 조직으로부터 실시예 1과 동일한 방법으로 추출한 전체 RNA 약 5㎍ 주형으로 50uM 올리고 dT 프라이머를 이용해 50℃에서 50분, 85℃에서 5분 처리 후 얼음에서 식힌 다음 여기에 다시 RNase H 를 1㎕를 첨가하고 37℃에서 20분간 처리하여 cDNA를 합성(10X RT 완충액, 25mM MgCl2, 0.1M DTT, RNase OUT, SuperScriptTM RT)하였고, 합성된 cDNA를 주형으로 녹색형광 유전자 GFP 특이 프라이머인 서열번호 12의 GFP-F 프라이머(5'-CGACAAGCAGAAGAACGGCATCAA-3') 및 서열번호 13의 GFP-R 프라이머(5'-TGTAACGCGCTTTCCCACCAACTC-3')와 사용된 RNA의 상대적인 양이 균일함을 증명하기 위한 애기장대 연장인자(EF-1α: elongation factor-1α) 프라이머 세트인 서열번호 14의 EF1α-F 프라이머(5'-GTTCACATTAACATTGTGGTCATT-3') 및 서열번호 15의 EF1α-R 프라이머(5'-CAGGTACCAGTGATCATGTTCTTG-3')를 이용하여 95℃에서 10분간 변성 후, 95℃에서 30초간 반응 후 55℃에서 30초간 어닐링반응, 72℃에서 30초간의 중합반응의 일련의 반응을 35회 실시한 후 72℃에서 7분간 PCR을 수행하였다.Sowing of transgenic T2 seeds and spraying 0.3% batha on the second and third weeks of growth, leaves, stems, roots, flowers and seed pods of the transgenic Arabidopsis plants (including seeds at 3 weeks after flowering) About 5 ㎍ of total RNA extracted from various tissues in the same manner as in Example 1 was treated with 50 uM oligo dT primer for 50 minutes at 50 ° C. and 5 minutes at 85 ° C., and then cooled on ice, and then 1 μl of RNase H was added thereto. CDNA was synthesized by treatment at 37 ° C. for 20 minutes (10X RT buffer, 25 mM MgCl 2, 0.1M DTT, RNase OUT, SuperScript TM RT), and the synthesized cDNA was used as a template. Arabidopsis extension to demonstrate uniformity of the relative amounts of RNA used and GFP-F primer of 12 (5'-CGACAAGCAGAAGAACGGCATCAA-3 ') and GFP-R primer of SEQ ID NO: 13 (5'-TGTAACGCGCTTTCCCACCAACTC-3') Elongation factor (EF-1α) -1α) Denatured at 95 ° C. using EF1α-F primer (5'-GTTCACATTAACATTGTGGTCATT-3 ') of SEQ ID NO: 14 and EF1α-R primer (5'-CAGGTACCAGTGATCATGTTCTTG-3') of SEQ ID NO: 15 for 10 minutes Thereafter, the reaction was carried out at 95 ° C. for 30 seconds, followed by annealing reaction at 55 ° C. for 30 seconds, and a series of 35 reactions at 72 ° C. for 30 seconds, followed by PCR at 72 ° C. for 7 minutes.

상기 역전사 PCR 반응의 결과, PAtNP 프로모터 형질전환 애기장대의 잎, 줄기, 꽃 및 종자꼬투리 조직에서 녹색형광 단백질 유전자 Gfp의 전사체가 전혀 검출되지 않은데 반해, PAtNP 프로모터 형질전환 애기장대 식물체의 뿌리 조직에서만 Gfp의 전사체가 뚜렷이 검출되었다(도 3). 이 때 애기장대 연장인자 EF-1α를 이용하여 사용된 RNA의 상대적인 양이 균일함을 증명하였다. The results of the RT-PCR reaction, P AtNP promoter, whereas transgenic aneunde not detected body green fluorescent protein transcription of the gene Gfp in Arabidopsis leaves, stems, flowers and seed pod tissues, P AtNP promoter transgenic root tissues of Arabidopsis thaliana plants Only the Gfp transcript was clearly detected (FIG. 3). At this time, the relative amount of RNA used was demonstrated to be uniform using the Arabidopsis elongation factor EF-1α.

[실시예 5] GUS 청색발색 반응 분석Example 5 GUS blue color reaction analysis

PAtNP 프로모터 및 35S 프로모터 형질전환 T2 종자를 25% 락스에 7분간 소독한 다음, 형질전환체 선별을 위해 바스타 제초성분인 포스피노트리신(phosphinotricin)을 0.75mg/L 농도로 함유한 식물생장용 MS배지에서 발아시켰다. 대조구로 비형질전환 애기장대 식물체는 포스피노트리신을 포함하지 않는 MS배지에서 발아시켰다. 발아 후 1주, 2주 및 4주째의 형질전환 애기장대 식물체를 GUS-분석 완충액[Sol. I: X-gluc(cyslohexyl ammonium salt) 20mM, Sol. II : NaH2PO4 H2O 100mM, NaEDTA 10mM, 트리톤-X-100 0.1%, pH7.5]에 침지하고 37℃에서 24시간 처리 후, 70% 에탄올을 처리하여 클로로필(chlorophyll)을 제거하였다. 식물체는 광학현미경(light microscope)를 이용하거나 육안으로 관찰하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4에 도시된 결과에서 발아 1주째의 유묘단계부터 PAtNP 프로모터 형질전환체는 뿌리에만 특이적인 GUS 청색발색이 관찰되었다. 2주째 및 4주째의 식물체에서 비형질전환 애기장대에서는 GUS 청색발색이 전혀 보이지 않았고 35S 프로모터 형질전환체는 GUS 청색발색이 전신 식물체에서 관찰된 반면, PAtNP 프로모터 형질전환 식물체에서는 뿌리에서만 특이적으로 GUS 청색발색이 관찰되었다. PAtNP Promoter and 35S promoter transgenic T2 seeds were sterilized in 25% lacx for 7 minutes, and then plant-growing MS medium containing 0.75 mg / L of phosphinotricin, a buster herbicidal component, for selection of transformants. Germinated in As a control, untransformed Arabidopsis plants were germinated in MS medium without phosphinothricin. Transgenic Arabidopsis plants at 1, 2 and 4 weeks after germination were assayed for GUS-assay buffer [Sol. I: 20 g of cyslohexyl ammonium salt (X-gluc), Sol. II: NaH 2 PO 4 H 2 O 100mM, NaEDTA 10mM, Triton-X-100 0.1%, pH7.5] and treated at 37 ° C. for 24 hours, and then treated with 70% ethanol to remove chlorophyll. . Plants were observed using a light microscope or visually, and the results are shown in FIG. 4. PAtNP from seedling stage of the first week of germination in the results shown in Figure 4 Promoter transformants showed GUS blue color specific to the root. GUS blue coloration was not observed in the nontransgenic Arabidopsis plants at 2 and 4 weeks, and 35 US promoter transforms were observed in whole body plants, while GUS blue coloration was observed in whole body plants. In promoter transgenic plants, GUS blue color was observed only in the roots.

[실시예 6] GFP 녹색형광 이미지 분석Example 6 GFP Green Fluorescence Image Analysis

PAtNP 프로모터 T2 세대 종자를 25% 락스에 7분간 소독한 후 포스피노트리 신(phosphinotricin)을 0.75mg/L 농도로 함유한 식물생장용 MS배지에서 발아시켜 9일차 유묘(9-day-seedling)를 준비하였다. 공초점 현미경을 이용하여 GFP 형광을 포착하였다. 발아 후 9일째의 유묘에서 녹색형광 이미지를 관찰한 결과, PAtNP 프로모터는 뿌리 조직 중 새롭게 생성되는 뿌리털에서 강한 형광 발현을 보였다. 동일한 재료를 실시예 5에 기재된 방법으로 청색발색반응을 관찰한 결과, 신생되는 뿌리털 조직에서도 청색발색을 확인할 수 있었다.PAtNP Promoter T2 generation seeds in 25% lacx for 7 minutes and germinate in plant growth MS medium containing phosphinotricin at a concentration of 0.75 mg / L to prepare 9-day-seedling. It was. Confocal microscopy was used to capture GFP fluorescence. Green fluorescence images were observed on seedlings 9 days after germination, and PAtNP promoter showed strong fluorescence expression in newly formed root hairs of root tissues. As a result of observing the blue color reaction by the method described in Example 5 of the same material, blue color was also confirmed in the newly formed root hair tissue.

이상의 실험적 결과를 종합해 볼 때, PAtNP 프로모터는 리포터 유전자의 뿌리 조직 특이 발현을 전사 단계를 거쳐 그 단백질의 축적과 최종적인 리포터 단백질 기능에 의한 청색발색 반응과 녹색 형광이미지까지 확실히 유도함이 확인되었다(도 5a 및 도 5b).Based on the above experimental results, it was confirmed that the P AtNP promoter induces the expression of the root tissue specific expression of the reporter gene through the transcriptional step and the blue color reaction and the green fluorescence image by the final reporter protein function. (FIGS. 5A and 5B).

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 서열번호 1의 뿌리 조직 특이 프로모터는 유전공학적 방법으로 변경된 단백질 또는 외래 유용 유전자 도입에 의한 단백질 등과 같은 목적 단백질 유전자를 뿌리 특이적으로 유도함으로써 식물 생육에 영향을 주지 않고, 그 발현을 뿌리에 국한시키는 효과가 있기 때문에 형질전환 저장뿌리 조직에서 유용 단백질을 대량으로 생산하고자 할 때, 혹은 형질전환체를 이용한 저장뿌리 조직의 대사 조절 및 기능성 물질 생산 등에 효과적으로 이용될 수 있었다.As described above, the root tissue specific promoter of SEQ ID NO: 1 according to the present invention affects plant growth by inducing root-specifically a target protein gene such as a protein changed by genetic engineering method or a protein by foreign useful gene introduction. It is effective to limit the expression to the roots and to effectively produce a large amount of useful protein in transformed storage root tissues or to control metabolism and production of functional substances in transformed storage root tissues using transformants. Could.

서열목록 전자파일 첨부 Attach sequence list electronic file  

Claims (6)

서열번호 1의 염기서열을 가지며 뿌리 특이적으로 발현하는 뉴클레오사이드 포스파타제 프로모터.A nucleoside phosphatase promoter having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and expressing root-specifically. 서열번호 6 및 서열번호 7의 서열로 이루어지고 제 1항에 의한 뉴클레오사이드 포스파타제 프로모터를 증폭하기 위한 프라이머.A primer consisting of the sequences of SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO: 7 and for amplifying the nucleoside phosphatase promoter according to claim 1. 제 1항에 의한 서열번호 1의 뉴클레오사이드 포스파타제 프로모터가 도입된 외래 단백질 발현벡터. A foreign protein expression vector into which the nucleoside phosphatase promoter of SEQ ID NO: 1 is introduced. 제 3항에 있어서, 상기 발현벡터는 제초제 저항성 유전자인 서열번호 16의 bar 또는 리포터 유전자인 서열번호 17의 Egfp:gus를 더 포함함을 특징으로 하는 발현벡터.The expression vector of claim 3, wherein the expression vector further comprises bar of SEQ ID NO: 16, which is a herbicide resistance gene, or Egfp: gus , SEQ ID NO: 17, of a reporter gene. 제 3항 또는 제 4항에 의한 외래 단백질 발현벡터가 형질전환된 형질전환 식물체.A transgenic plant transformed with the foreign protein expression vector according to claim 3. 제 5항에 있어서, 형질전환되는 식물체는 무, 순무, 배추, 양배추, 당근, 우엉, 고구마, 마, 연근, 감자 및 생강을 포함하는 근채류작물; 인삼, 칡 및 더덕을 포함하는 약용식물; 옥수수 및 콩을 포함하는 사료작물; 벼를 포함하는 주곡작물; 및 유채를 포함하는 유지작물;로 이루어진 군에서 선택된 것임을 특징으로 하는 형질전환 식물체.The plant of claim 5, wherein the plant to be transformed comprises root crops including radish, turnip, cabbage, cabbage, carrot, burdock, sweet potato, hemp, lotus root, potato and ginger; Medicinal plants, including ginseng, 칡 and deodeok; Feed crops including corn and soybeans; Main crops including rice; And oilseed crops including rapeseed; transgenic plant, characterized in that selected from the group consisting of.
KR1020060086012A 2006-09-07 2006-09-07 Root specific promoter KR100803390B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060086012A KR100803390B1 (en) 2006-09-07 2006-09-07 Root specific promoter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060086012A KR100803390B1 (en) 2006-09-07 2006-09-07 Root specific promoter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100803390B1 true KR100803390B1 (en) 2008-02-14

Family

ID=39343261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060086012A KR100803390B1 (en) 2006-09-07 2006-09-07 Root specific promoter

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100803390B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101069150B1 (en) 2009-02-06 2011-09-30 한국생명공학연구원 Root tissue-specific gene Sl22410 from Solanum lycopersicum and uses thereof
KR101202615B1 (en) 2010-07-06 2012-11-19 서울대학교산학협력단 Method of controlling plant root hair growth by expression of auxin transporters and the plants thereof
KR101493170B1 (en) 2013-11-11 2015-02-16 경희대학교 산학협력단 Root-specific promoter, Expression vector comprising the same, transformed plants thereby and method for preparation thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0210A (en) * 1987-10-12 1990-01-05 Seiko Epson Corp Driving method for electrooptical device
US6476294B1 (en) 1998-07-24 2002-11-05 Calgene Llc Plant phosphatidic acid phosphatases
KR20050035314A (en) * 2003-10-10 2005-04-18 학교법인고려중앙학원 Plant high-efficiency expression promoter derived from arabidopsis thaliana and plant high-efficiency expression vector comprising the same
US20050176946A1 (en) 2001-02-22 2005-08-11 Terry Thomas Constitutive promoter from Arabidopsis

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0210A (en) * 1987-10-12 1990-01-05 Seiko Epson Corp Driving method for electrooptical device
US6476294B1 (en) 1998-07-24 2002-11-05 Calgene Llc Plant phosphatidic acid phosphatases
US20050176946A1 (en) 2001-02-22 2005-08-11 Terry Thomas Constitutive promoter from Arabidopsis
KR20050035314A (en) * 2003-10-10 2005-04-18 학교법인고려중앙학원 Plant high-efficiency expression promoter derived from arabidopsis thaliana and plant high-efficiency expression vector comprising the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
논문2000.10

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101069150B1 (en) 2009-02-06 2011-09-30 한국생명공학연구원 Root tissue-specific gene Sl22410 from Solanum lycopersicum and uses thereof
KR101202615B1 (en) 2010-07-06 2012-11-19 서울대학교산학협력단 Method of controlling plant root hair growth by expression of auxin transporters and the plants thereof
KR101493170B1 (en) 2013-11-11 2015-02-16 경희대학교 산학협력단 Root-specific promoter, Expression vector comprising the same, transformed plants thereby and method for preparation thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112662682B (en) Rice OsFLZ18 gene and application thereof in regulation and control of plant flooding stress resistance
KR100790809B1 (en) A root specific expression promoter
KR100803390B1 (en) Root specific promoter
KR100987007B1 (en) A root-specific promoter f
KR101015972B1 (en) POLLEN-SPECIFIC PROMOTER BrRF1
KR100685520B1 (en) A seed specific promoter primers for amplification thereof an expression vector comprising the same and a transformant cell
US7964393B2 (en) Constitutive promoter Lip3
KR100803391B1 (en) Ubiquitous promoter primers for amplification thereof the expression vector comprising the same and the transformation plant
KR20110080617A (en) Specific expression of brflc family gene promoters in plant
KR102265780B1 (en) EFG1 gene for regulating flowering date of plantbody and uses thereof
KR100953763B1 (en) A root-specific promoter m
KR101161276B1 (en) Vascular tissue-specific promoter and expression vector comprising the same
KR100987009B1 (en) A root-specific promoter r
KR100987008B1 (en) A root-specific promoter l
KR101236314B1 (en) Petal-specific promoter
KR100859988B1 (en) Above-Ground Specific Promoter and Above-Ground Specific Expression Method of Target Protein Using the Same
KR20220161020A (en) Pollen specific expression promoter from Oryza sativa Os03g52870 gene and uses thereof
KR101437606B1 (en) Promoter from brassica and plant transformed with the same
KR101120603B1 (en) Constitutive Promoter PAtBch1 and expression vector comprising the same
KR101080289B1 (en) Constitutive promoter UK2
CN108220296B (en) Synthetic promoter ANDp and application thereof in drought resistance of plants
KR101080288B1 (en) Constitutive promoter UK1
KR20240018732A (en) Pollen specific expression promoter from Oryza sativa Os09g03890 gene and uses thereof
CN116622720A (en) Upland cotton plant height regulating gene GhGA2ox3 and application thereof
KR101120503B1 (en) Vascular tissue-specific promoter PAtCcd7 and expression vector comprising the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant