Simultaneous substitution of Gly96 to Ala and Ala183 to Thr in 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase gene of E. coli (k12) and transformation of rapeseed (Brassica napus L.) in order to make tolerance to glyphosate.
Plant Cell Rep · 2007 · 26:95-104 · PMID 16874527 · 등급5 동물·현장 동물실험 · 물질과 작용기전 > EPSPS·시킴산 경로 · 미생물
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글리포세이트는 5-엔올피루빌시키미트산-3-인산 합성효소(EPSPS)를 저해하는 비선택성 광범위 제초제이다. 이는 미생물과 식물의 방향족 아미노산 생합성 경로의 핵심 효소이다. 박테리아 EPSPS 유전자의 글리포세이트에 대한 친화도를 감소시키도록 조작한 후 이를 식물로 형질 전환하는 것은 글리포세이트 내성 작물을 생산하기 위한 가장 효과적인 접근법 중 하나이다. 본 연구에서는 대장균(E. coli) (k12) EPSPS 효소의 아미노산 잔기인 글라이신96과 알라닌183에 초점을 맞추었다. 이 두 아미노산은 글리포세이트 결합에 중요한 잔기이다. 우리는 부위 특이적 돌연변이 유발(SDM)을 이용하여 대장균 EPSPS 유전자에 점 돌연변이를 유도하여 글라이신96을 알라닌으로(Gly96Ala), 알라닌183을 트레오닌으로(Ala183Thr) 변환시켰다. 시퀀싱을 통해 돌연변이를 확인한 후, 변형된 EPSPS 유전자를 아그로박테리움 매개 형질전환을 통해 유채(Brassica napus L.)에 도입하였다. 형질전환된 배양체는 25 mg L$^{-1}$ 카나마이신을 포함하는 줄기 유도 배지에서 선별되었다. 글리포세이트 내성은 추정 형질전환 식물에서 측정되었다. 데이터의 통계 분석 결과, 형질전환 식물과 대조군 식물 간에 유의한 차이가 있음을 보여주었다. 형질전환 식물은 10 mM 농도의 글리포세이트에 저항성을 보인 반면, 비형질전환 대조군 식물은 1 mM의 글리포세이트를 생존하지 못하는 것으로 관찰되었다. 트랜스젠 유전자 유무 및 복제 수는 각각 PCR과 Southern 블로팅 분석으로 확인하였다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate is a non-selective broad-spectrum herbicide that inhibits 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS). This is a key enzyme in the aromatic amino acid biosynthesis pathway of microorganisms and plants. The manipulation of bacterial EPSPS gene in order to reduce its affinity for glyphosate, followed by its transfer to plants is one of the most effective approaches for the production of glyphosate-tolerant plants. In this study, we chose to focus on amino acid residues glycine96 and alanine183 of the E. coli (k12) EPSPS enzyme. These two amino acids are important residues for glyphosate binding. We used site directed mutagenesis (SDM) to induce point mutations in the E. coli EPSPS gene, in order to convert glycine96 to alanine (Gly96Ala) and alanine183 to threonine (Ala183Thr). After confirming the mutation by sequencing, the altered EPSPS gene was transferred to rapeseed (Brassica napus L.) via Agrobacterium-mediated transformation. The transformed explants were screened in shoot induction medium containing 25 mg L-1 kanamycin. Glyphosate tolerance was assayed in putative transgenic plants. Statistical analysis of data showed that there was a significant difference between the transgenic and control plants. It was observed that transgenic plants were resistant to glyphosate at a concentration of 10 mM whereas the non-transformed control plants were unable to survive 1 mM glyphosate. The presence and copy numbers of the transgene were confirmed with PCR and Southern blotting analysis, respectively.| 저자 | Kahrizi, D.; Salmanian, A. H.; Afshari, A.; Moieni, A.; Mousavi, A. |
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| 저널 | Plant cell reports |
| 권·호·쪽 | 26(1), 95-104 |
| PMID | 16874527 |
| DOI | 10.1007/s00299-006-0208-4 |
| MeSH | 3-Phosphoshikimate 1-Carboxyvinyltransferase; Alanine; Amino Acid Substitution; Blotting, Southern; Brassica rapa; DNA, Plant; Escherichia coli Proteins; Glycine; Herbicide Resistance; Herbicides; Mutagenesis, Site-Directed; Plants, Genetically Modified; Polymerase Chain Reaction; Threonine; Transformation, Genetic; Glyphosate |