$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

들잔디 5-Enolpyruvyl Shikimate 3-Phosphate Synthase(EPSPS) 유전자 클로닝 및 특성
Cloning and Characterization of a 5-Enolpyruvyl Shikimate 3-Phosphate Synthase (EPSPS) Gene from Korean Lawn Grass (Zoysia japonica) 원문보기

원예과학기술지 = Korean journal of horticultural science & technology, v.28 no.4, 2010년, pp.648 - 655  

이혜정 (한국원자력연구원 정읍 방사선과학연구소) ,  이긍주 (목포대학교 원예과학과) ,  김동섭 (한국원자력연구원 정읍 방사선과학연구소) ,  김진백 (한국원자력연구원 정읍 방사선과학연구소) ,  구자형 (충남대학교 원예학과) ,  강시용 (한국원자력연구원 정읍 방사선과학연구소)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 연구에서는 들잔디와 돌연변이체에서 Glyphosate 내성 관련 유전자인 EPSPS를 코딩하는 cDNA를 분리하여, 시퀸스 비교분석과 발현 양상 차이 등에 관하여 조사하였다. 5'/3' RACE를 통하여 밝혀진 EPSPS의 cDNA는 각각 1176bp의 open reading frame으로 이루어져 있으며 391개의 아미노산을 코딩하고 있었다. 이는 보고된 다른 EPSPS 유전자들과 높은 유사성을 가지고 있다. Genomic southern 결과 들잔디 내에 EPSPS 유전자는 단일copy로 존재하였다. Wild type과 제초제 내성 변이체의 EPSPS 유전자는 6개의 아미노산 시퀀스의 차이를 보였으며 기존에 보고된 EPSPS active site에서 시퀀스의 차이를 나타냈다. 한편 glyphosate의 독성기작의 하나인 EPSPS 효소활성 저해 작용을 알아본 결과, 내성 개체에서 높은(1.5배 이상) EPSPS 활성을 확인할 수 있었다. Northern 분석과 RT-PCR로 제초제 처리 시간에 따른 EPSPS의 발현량을 살펴본 결과, 제초제 처리 후 시간이 경과할수록 발현량이 증가하다가 7일 이후에는 감소하였고, wild type에 비해 glyphosate 내성 선발개체에서 전체적인 발현량이 높음을 알 수 있었다. 본 연구 결과 선발된 glyphosate 내성 돌연변이체는 높은 EPSPS 효소활성 증가 및 EPSPS active site의 아미노산 시퀀스 변화를 통해 원할하고 지속적인 방향족 아미노산의 합성이 가능한 것으로 보여졌다. 본 실험을 통해 얻어진 glyphosate 내성 잔디 돌연변이체와 방법은 앞으로 유용한 제초제 저항성 돌연변이 품종개발 연구에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study is the first comprehensive report on the molecular cloning, structural characterization, sequence comparison between wild and mutant types, copy number in the genome, expression features and activities of a gene encoding 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS) in Korean lawn g...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • Compared with the wild type, the selected tolerant mutant to glyphosate was observed to delay some physiological disorder, allowing them visually more active for long periods and providing turfgrass managers under weed problems with timely adoptable management options. This was the first report on the cloning of EPSPS in the Korean lawn grass and the tolerant mechanisms explained by the amino acid substitution and the expression difference in the gene which was derived from the gamma-ray mutagenesis. The gene information obtained from this study will be further dissected to be more effectively applied to the development of gene-specific DNA markers and tolerant turfgrass cultivars.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (36)

  1. Abraham, Z., M. Martinez, P. Carbonero, and I. Diaz. 2006. Structural and functional diversity within the cystatin gene family of Hordeum vulgare. J. Exp. Bot. 57:4245-4255. 

  2. Baerson, S.R., D.J. Rodriguez, N.A. Biest, M. Tran, J. You, R.W. Kreuger, G.M. Dill, J.E. Pratley, and K.J. Gruys. 2002a. Investigating the mechanism of glyphosate resistance in rigid ryegrass (Lolium ridigum). Weed Sci. 50:721-730. 

  3. Baerson, S.R., D.J. Rodriguez, M. Tran, Y. Feng, N.A. Biest, and G.M. Dill. 2002b. Glyphosate-resistant goose grass. Identification of a mutation in the target enzyme 5-enolpyruvylshikimate- 3-phosphate synthase. Plant Physiol. 129:1265-1275. 

  4. Baylis, A.D. 2000. Why glyphosate is a global herbicide: strengths, weaknesses and prospects. Pest Mgt. Sci. 56:299-308. 

  5. Bradshaw, L.D., S.R. Padgette, S.L. Kimball, and B.H. Wells. 1997. Perspectives on glyphosate resistance. Weed Technol. 11:189-198. 

  6. Charles, I.G., J.W. Keyte, W.J. Brammar, M. Smith, and A.R. Hawkins. 1986. The isolation and nucleotide sequence of the complex AROM locus of Aspergillus nidulans. Nucleic Acids Res. 14:2201-2213. 

  7. Choi, J.S., B.J. Ahn, and G.M. Yang. 1997. Distribution of native zoysia grasses (Zoysia spp.) in the south and west coastal regions of Korea and classification using morphological characteristics. J. Kor. Soc. Hort. Sci. 38:327-332. 

  8. Comai, L.D., D. Facciotti, W.R. Hiatt, G. Thompson, R.E. Rose, and D.M. Stalker. 1985. Expression in plants of a mutant aroA gene from Salmonella tymphimurium confers tolerance to glyphosate. Nature 317:741-744. 

  9. Duncan, K., A. Lewendon, and J.R. Coggins. 1984. The complete amino acid sequence of Escherichia coli 5-enolpyruvylshikimate- 3-phosphate synthase. FEBS Lett. 170:59-63. 

  10. Duncan, K., R.M. Edwards, and J.R. Coggins. 1987. The pentafunctional arom enzyme of Saccharomyces cerevisiae is a mosaic of mono- functional domains. Biochem. J. 246:375-386. 

  11. Doyle, J.J. and J.L. Doyle. 1987. A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue. Phytochemical Bulletin. 19:11-15. 

  12. Gasser, C.S., J.A. Winter, C.M. Hironaka, and D.M. Shah. 1988. Structure, expression, and evolution of the 5-enolpyruvylshikimate- 3-phosphate synthase genes of petunia and tomato. J. Biol. Chem. 263:4280-4287. 

  13. Hong, J.K., J.E. Hwang, T.-H. Park, Y.-X. Zang, S.C. Lee, S.-J. Kwon, J.-H. Mun, H.U. Kim, J.A. Kim, M. Jin, J.S. Kim, S.I. Lee, M.-H. Lim, Y.K. Hur, C.O. Lim, and B.-S. Park. 2008. Identification and characterization of the phytocystatin family from Brassica rapa. J. Plant Biotech. 4:317-327. 

  14. Jin, D., W. Lu, S. Ping, W. Zhang, J. Chen, B. Dun, R. Ma, Z. Zhao, J. Sha, L. Li, Z. Yang, M. Chen, and M. Lin. 2007. Identification of a new gene encoding EPSPS with high glyphosate resistance from the metagenomic library. Curr. Microbiol. 55:350-355. 

  15. Jones, J.E., P.B. Goldsbrough, and S.C. Weller. 1996. Stability and expression of amplified EPSPS genes in glyphosate resistant tobacco cells and plantlets. Plant Cell Rep. 15:431-436. 

  16. Klee, H.J., Y.M. Muskopf, and C.S. Gasser. 1987. Cloning of and Arabidopsis thaliana gene encoding 5-enolpyruvylshikimate- 3-phosphate synthase: sequence analysis and manipulation to obtain glyphosate-tolerant plants. Mol. Gen. Genet. 210:437-442. 

  17. Lisa, M.W. and M.H. Klaus. 1999. The shikimate pathway. Annu. Rev. Plant Physiol. Mol. Biol. 50:473-503. 

  18. Lee, H.J., G.-J. Lee, D.S. Kim, J.B. Kim, J.H. Ku, and S.-Y. Kang. 2008a. Determination of the optimum dose range for a mutation induction of turfgrasses by a gamma-ray. Kor. Turfgrass Sci. 22:25-34. 

  19. Lee, H.J., G.-J. Lee, D.S. Kim, J.B. Kim, J.H. Ku, and S.-Y. Kang. 2008b. Selection and physiological characterization of glyphosate-resistant zoysia grass mutants derived from a gamma ray irradiation. Kor. J. Hort. Sci. Technol. 26:454-463. 

  20. Marchler-Bauer, A. and S.H. Bryant. 2004. CD-Search: protein domain annotations on the fly. Nucleic Acids Res. 32:2327-2331. 

  21. Madera, M., C. Vogel, S.K. Kummerfeld, C. Chothia, and J. Gough. 2004. The SUPERFAMILY database in 2004: additions and improvements. Nucl. Acids Res. 32:235-239. 

  22. McDowell, L.M., A. Schmidt, E.R. Cohen, D.R. Studelska, and J. Schaefer. 1996. Structural constraints on the ternary complex of 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase from rotationalecho double-resonance NMR. J. Mol. Biol. 256:160-171. 

  23. Oliveira, J.S., C.A. Pinto, L.A. Basso, and D.S. Santos. 2001. Cloning and overexpression in soluble form of functional shikimate kinase and 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase enzymes from Mycobacterium tuberculosis. Protein Expr. Purif. 22:430-435. 

  24. Padgette, S.R., Q.K. Huynh, J. Borgmeyer, D.M. Shah, L.A. Brand, D.B. Re, B.F. Bishop, S.G. Rogers, R.T. Fraley, and G.M. Kishore. 1987. Bacterial expression and isolation of Petunia hybrida 5-enolpyruvyl shikimate-3-phosphate synthase. Arch. Biochem. Biophys. 258:564-573. 

  25. Padgete, S.R., D.B. Re, C.S. Gasser, D.A. Eichholtz, R.B. Frazier, C.M. Hironaka, E.B. Levine, D.M. Shah, R.T. Fraley, and G.M. Kishore. 1991. Site-directed mutagenesis of a conserved region of the 5-enolpyruvyl shikimate-3-phosphate synthase active site. J. Biol. Chem. 266:22364-22369. 

  26. Priestman, M.A., M.L. Healy, T. Funke, A. Becker, and E. Schonbrunn. 2005. Molecular basis for the glyphosateinsensitivity of the reaction of 5-enolpyruvylshikimate-3- phosphate synthase with shikimate. FEBS Letter 579:5773-5780. 

  27. Sayle, R. and E.J. Milner-White. 1995. RasMol: biomolecular graphics for all. Trends Biochem. Sci. 20:374. 

  28. Schonbrunn, E., S. Eschenburg, W.A. Shuttleworth, J.V. Schloss, N. Amrhein, J.N. Evans, and W. Kabsch. 2001. Interaction of the herbicide glyphosate with its target enzyme 5- enolpyruvylshikimate 3-phosphate synthase in atomic detail. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98:1376-1380. 

  29. Shah, D.M., R.B. Horsch, H.J. Klee, G.M. Kishore, J.A. Winter, N.E. Tumer, C.M. Hironaka, P.R. Sanders, C.S. Gasser, S. Aykent, N.R. Siegel, S.G. Rogers, and R.T. Fraley. 1986. Enginnering herbicide tolerance in transgenic plants. Science 233:478-481. 

  30. Stalker, D.M., W.R. Hiatt, and L. Comai. 1985. A single amino acid substitution in the enzyme 5-enolpyruvyl shikimate-3-phosphate synthase confers resistance to the herbicide glyphosate. J. Biol. Chem. 260:4724-4728. 

  31. Steinrucken, H.C. and N. Amrhein. 1980. The herbicide glyphosate is a potent inhibitor of 5-enolpyruvyl shikimate-3-phosphate synthase. Biochem. Biophys. Res. Commun. 94:1207-1212. 

  32. Toyama, K., C.H. Bae, J.G. Kang, Y.P. Lim, T. Adachi, K.Z. Riu, P.S. Song, and H.Y. Lee. 2003. Production of herbicidetolerant zoysiagrass by Agrobacterium-mediated transformation. Mol. Cells 16:269-272. 

  33. Wang, Y.X., J.D. Jones, S.C. Weller, and P.B. Goldsbrough. 1991. Expression and stability of amplified genes encoding 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase in glyphosatetolerant tobacco cells. Plant Mol. Biol. 17:1127-1138. 

  34. White, R.H., M.C. Engelke, S.J. Anderson, B.A. Ruemmele, K.B. Marcum, and G.R. Taylor. 2001. Zoysia grass water relations. Crop Sci. 41:133-138. 

  35. Yi, Y.D. Qiao, L. Bai, H. Xu, Y. Li, X. Wang, and Y. Cao. 2007. Cloning, expression, and functional characterization of the Dunaliella salina 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase gene in Escherichia coli. J. Microbiol. 45:153-157. 

  36. Yu, Q., A. Cairns, and S. Powles. 2007. Glyphosate, paraquat and ACCase multiple herbicide resistance evolved in a Lolium rigidum biotype. Planta 225:499-513. 

저자의 다른 논문 :

LOADING...
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로