Functional characterization of aroA from Rhizobium leguminosarum with significant glyphosate tolerance in transgenic Arabidopsis.
J Microbiol Biotechnol · 2014 · 24:1162-9 · PMID 24836188 · 등급6 세포·모델 in vitro · 물질과 작용기전 > EPSPS·시킴산 경로 · 식물
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글리포세이트는 가장 많이 판매되는 제초제의 활성 성분이며, 이 제초제의 식물 독성은 시키믹산 경로(shikimic acid pathway)의 저해로 인해 발생한다. 5-에놀피르빌시키메이트-3-인산 합성효소(EPSPS)는 시키믹산 경로의 핵심 효소이다. 식물의 글리포세이트 내성은 글리포세이트 불감성 aroA 유전자(EPSPS)의 발현을 통해 달성될 수 있다. 본 연구에서는 PCR 기반 2단계 DNA 합성 방법을 이용하여 리조비움 레구미노사룸(Rhizobium leguminosarum)으로부터 새로운 aroA 유전자($aroAR. leguminosarum$)를 합성하였다. 시험관 내 글리포세이트 민감성 분석 결과, $aroAR. leguminosarum$이 글리포세이트에 내성이 있음을 보였다. 이후 이 신규 유전자를 대장균(E. coli)에서 발현시키고 정제된 효소의 주요 동역학적 값을 결정하였다. 나아가, 꽃 담금법을 이용하여 $aroA$ 유전자를 아라비돕시스 탈레나(Arabidopsis thaliana)에 형질전환하였다. 글리포세이트 저항성 작물 개발에서의 잠재적 활용성을 입증하기 위해 $aroAR. leguminosarum$ 유전자를 가진 형질전환 아라비돕시스를 얻었다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate is the active component of the top-selling herbicide, the phytotoxicity of which is due to its inhibition of the shikimic acid pathway. 5-Enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS) is a key enzyme in the shikimic acid pathway. Glyphosate tolerance in plants can be achieved by the expression of a glyphosate-insensitive aroA gene (EPSPS). In this study, we used a PCR-based two-step DNA synthesis method to synthesize a new aroA gene (aroAR. leguminosarum) from Rhizobium leguminosarum. In vitro glyphosate sensitivity assays showed that aroAR. leguminosarum is glyphosate tolerant. The new gene was then expressed in E. coli and key kinetic values of the purified enzyme were determined. Furthermore, we transformed the aroA gene into Arabidopsis thaliana by the floral dip method. Transgenic Arabidopsis with the aroAR. leguminosarum gene was obtained to prove its potential use in developing glyphosate-resistant crops.| 저자 | Han, J.; Tian, Y. S.; Xu, J.; Wang, L. J.; Wang, B.; Peng, R. H.; Yao, Q. H. |
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| 저널 | Journal of microbiology and biotechnology |
| 권·호·쪽 | 24(9), 1162-9 |
| PMID | 24836188 |
| DOI | 10.4014/jmb.1312.12076 |
| MeSH | 3-Phosphoshikimate 1-Carboxyvinyltransferase; Amino Acid Sequence; Arabidopsis; Drug Resistance; Glycine; Molecular Sequence Data; Phylogeny; Plants, Genetically Modified; Rhizobium leguminosarum; Sequence Alignment; Glyphosate |